Долгое время ученые рассматривали топливные элементы как перспективный, чистый источник, особенно для транспортных средств. Но топливные элементы никогда не вполне соответствовали их потенциалу, потому что они, как правило, слишком дороги, неэффективны или оба. Исследователи из Университета Висконсина (UW) Мэдисон нацелились на решение проблем, связанных с этой технологией, с использованием биоиндустрии топливных элементов, в которой используются менее дорогие материалы и органическое соединение для перемещения электронов и протонов в ячейке.
| Дорогие катализаторы В настоящее время лучшим катализатором на рынке топливных элементов является платина, что является дорогостоящим и, следовательно, делает устройства, которые используют его более дорогостоящим образом для производства. Это одна из причин того, что в Соединенных Штатах эксплуатируется только несколько тысяч дорожно-транспортных средств, работающих на водородном топливе. Команда UW-Madison работала с более дешевым металлом, кобальтом, помещая его в реактор рядом с камерой. Исследователи заявили, что команда разработала стратегию передачи электронов и протонов назад и назад от этого реактора к топливному элементу. В конструкции топливных элементов хинон одновременно переносит два электрона и протонов, перемещаясь от электрода топливных элементов к соседнему реактору, заполненному кобальтовым катализатором. Затем хинон возвращается к топливному элементу, чтобы повторить процесс и нести больше «пассажиров» туда и обратно. Они также нашли способ преодолеть одну из типичных проблем с работой с хинонами, а именно, что они могут деградировать в смоляное вещество после нескольких поездок в оба конца. Энтони сказал, что для исправления этого, команда разработала ультрастабильный производный хинона с модификациями, которые резко замедляют ухудшение материала. СОПУТСТВУЮЩИЕ СТАТЬИ
В то время как выпуск энергии нового дизайна топливных элементов вырабатывает около 20 процентов того, что возможно в водородных топливных элементах, находящихся в настоящее время на рынке, система может длиться до 5000 часов — примерно в 100 раз эффективнее, чем ячейки биотоплива, которые используют связанные органические говорят исследователи . «Потенциал для большей эффективности исходит из связи гетерогенного катализатора и медиатора гидрохинона», объяснил Ансон. «Они могут работать синергетически, чтобы помочь уменьшить кислород. Этот путь недоступен для типичных конструкций топливных элементов, и эта связь позволит нам достичь более высоких напряжений в ячейках, чем даже лучшие топливные элементы на платине не могут получить ». Команда планирует продолжить свою работу, чтобы в полной мере воспользоваться сочетанием хинона и катализатора с симуляцией их работы, предполагая, что она может быть использована для создания еще более эффективного и мощного топливного элемента, сказал Энсон «У нас есть некоторые симуляции, которые предполагают, что мы могли бы получать напряжения более 1 вольта, тогда как традиционные топливные элементы обычно превышают 0,8-0,95 вольта», — сказал он. «Опять же, это увеличение связано с тем, что посредник и катализатор работают вместе, вместо того, чтобы просто иметь нормальный катализатор». Исследователи также стремятся обнаружить более активные катализаторы или те, которые могут быстрее окислять медиаторы, что позволит новым конструкциям топливных элементов быть такими компактными и как можно дешевле, добавил Ансон Исследователи опубликовали статью об их работе в журнале Джоуле . Элизабет Монталбано — независимый писатель, который писал о технологии и культуре уже 20 лет. Она жила и работала профессиональным журналистом в Фениксе, Сан-Франциско и Нью-Йорке. В свободное время она любит заниматься серфингом, путешествиями, музыкой, йогой и кулинарией. В настоящее время она проживает в деревне на юго-западном побережье Португалии.
|
Загрузка...