. Топливные элементы с водородным топливом являются привлекательной концепцией. Водород объединяется с кислородом из воздуха для производства электричества и водяного пара. Электричество может использоваться для питания электродвигателя, что делает электрический автомобиль (EV) практически свободным от выбросов, и его можно заправлять за считанные минуты. Но топливные элементы сталкиваются с целым рядом проблем, прежде чем они смогут стать практичными источниками энергии для повседневного использования, не последним из которых является высокая стоимость металла платины, используемого в качестве катализатора реакции.
| Чтобы предотвратить такое выщелачивание, команда Brown University разработала наночастицы сплавов, которые имели специализированную структуру. Внешняя оболочка частицы представляет собой чистую платину, которая окружает сердечник из чередующихся слоев атомов платины и кобальта. «Слоистая компоновка атомов в сердцевине помогает сглаживать и затягивать решетку платины во внешней оболочке», — сказал Шоунг Сан, профессор химии Брауна и старший автор исследования. «Это повышает реакционную способность платины и в то же время защищает атомы кобальта от съедания во время реакции, поэтому эти частицы выполняют намного лучше, чем частицы сплава со случайными расположениями атомов металла», — добавил он. Исследовательская группа проверила способность катализатора выполнять реакцию восстановления кислорода, что имеет решающее значение для производительности и долговечности топливных элементов. «С одной стороны топливного элемента протонной обменной мембраны (PEM) электроны, удаленные от водородного топлива, создают ток, который приводит в действие электродвигатель. С другой стороны клетки атомы кислорода поглощают эти электроны для завершения схемы. Это сделано посредством реакции снижения кислорода », — объяснили они в пресс-релизе. ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:
Тестирование показывает обещание Испытания показали, что новый катализатор является перспективным, сохраняя свою активность после 30 000 циклов напряжения. Лабораторные испытания катализаторов были только первым шагом. Команда отправила свой новый материал из сплава в Национальную лабораторию Лос-Аламоса для тестирования на фактическом топливном элементе — это гораздо более теплая среда, которая отличается кислотоемкостью по сравнению с лабораторией. Согласно пресс-релизу Brown, «Тестирование показало, что катализатор превосходит цели, установленные Министерством энергетики (DOE) как для начальной активности, так и для долгосрочной долговечности. DoE бросил вызов исследователям разработать катализатор с начальной активностью 0,44 ампер на миллиграмм платины к 2020 году и активность по меньшей мере 0,26 ампер на миллиграмм после 30 000 циклов напряжения (примерно эквивалентная пятилетнему использованию в топливном элементе) , Испытание нового катализатора показало, что он имел начальную активность 0,56 ампер на миллиграмм и активность после 30 000 циклов 0,45 ампер ». Одним из потенциальных недостатков является то, что кобальт стал востребованным материалом из-за его использования в литиево-ионных батареях. Его основным источником является Демократическая Республика Конго — политически неустойчивый регион. Оба эти фактора привели к значительной волатильности цен на кобальтовое сырье. Команда из Брауна подала первоначальные патенты на свою концепцию катализатора, продолжая исследования. Однако этих первоначальных результатов может быть достаточно для коммерциализации. «Даже после 30 000 циклов наш катализатор по-прежнему превысил цель DoE для начальной активности», — сказал Сан. «Такая работа в реальной среде топливных элементов действительно многообещающая». Старший редактор Кевин Клеменс уже более 30 лет пишет об энергетических, автомобильных и транспортных темах. Имеет степень магистра в области материаловедения и экологического образования, а также докторскую степень по машиностроению, специализирующуюся на аэродинамике. Он установил несколько мировых наземных скоростных рекордов на электрических мотоциклах, которые он построил в своей мастерской.
|
Загрузка...