211service.com
Fajne mikro ogniwo paliwowe
Ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem działają wydajnie na szerokiej gamie konwencjonalnych paliw i biopaliw, ale ich wysokie temperatury robocze ograniczyły ich zastosowania. Wielu badaczy pracuje nad tym problemem, opracowując nowe materiały elektrodowe i elektrolityczne, które działają w niższych temperaturach bez pogarszania wydajności. Teraz naukowcy z Japonii zademonstrowali wysokowydajne mikroogniwo paliwowe, które dzięki zrestrukturyzowanej elektrodzie działa w niższych temperaturach.
Fajne paliwo: To ogniwo paliwowe ze stałym tlenkiem ma moc wyjściową jednego wata przy 600 stopniach Celsjusza i ma około dwóch milimetrów średnicy. Jego rozmiar i temperatura pracy mogą sprawić, że będzie to odpowiednie źródło zasilania dla szybko uruchamiających się urządzeń przenośnych.
Ogniwo nadaje się do przenośnych źródeł zasilania, które wymagają szybkiego rozruchu, a także do zasilania pomocniczego w samochodach, mówi Toshio Suzuki, naukowiec z Japońskiego Narodowego Instytutu Zaawansowana nauka i technologia przemysłowa . Suzuki kierował rozwojem nowego ogniwa paliwowego, które zostało opisane dzisiaj w czasopiśmie Nauka . Ogniwo ma kształt rury i ma około dwóch milimetrów średnicy; jego moc wyjściowa wynosi około jednego wata przy 600 stopniach Celsjusza. Konwencjonalne ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem działają w temperaturach powyżej 700 stopni.
Ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem generują prąd elektryczny, wyciągając tlen z powietrza i wykorzystując go do utleniania paliwa. Tlen przechodzi przez stronę katodową, paliwo przez stronę anodową; oba reagują w elektrolicie i tworzą wodę i dwutlenek węgla jako produkty odpadowe, w zależności od rodzaju paliwa. Ta reakcja jest bardziej wydajna niż konwencjonalne generatory. Ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem są również bardziej wydajne niż inne dominujące typy ogniw paliwowych, które wykorzystują drogie katalizatory platynowe i membranę polimerową, która może zostać zanieczyszczona i działają tylko na paliwie wodorowym.
Ogniwa paliwowe ze stałym tlenkiem są bardziej elastyczne, mocniejsze i nie mają problemu z zanieczyszczeniem, mówi Eric Wachsman , dyrektor Florida Institute for Sustainable Energy oraz kierownik katedry materiałoznawstwa i inżynierii na University of Florida. Problemem z tymi urządzeniami, mówi Wachsman, są temperatury pracy. Oznacza to, że może być wymagany długi czas nagrzewania i nie można go używać w telefonie komórkowym. Wysokie temperatury powodują również zużycie ogniwa akumulatora.
Grupa Suzuki stworzyła źródło zasilania o niższej temperaturze pracy, poprawiając strukturę anody, do której trafia paliwo. Grupa japońska zastosowała konwencjonalne techniki, w tym litografię i trawienie, aby wytworzyć anody o różnym stopniu porowatości. Anoda o najlepszych parametrach była bardzo porowata struktura oparta na tlenku niklu, konwencjonalnym materiale dla tych elektrod. Suzuki twierdzi, że zdecydowali się na wykorzystanie istniejących materiałów, ponieważ ich skuteczność została udowodniona z biegiem czasu. Są to niezawodne materiały zapewniające długoterminową stabilność i mają przewagę kosztową w porównaniu z innymi nowymi materiałami do niskotemperaturowych ogniw paliwowych ze stałym tlenkiem, wyjaśnia.
Wydajność jest bez wątpienia całkiem dobra, mówi Harry'ego Tullera , profesor ceramiki i materiałów elektronicznych na MIT. To ładne, systematyczne badanie pokazujące ewolucyjny wpływ wykazanych ulepszeń elektrody, mówi. Jednak Tuller ostrzega, że elektrody i elektrolit są domieszkowane małymi ilościami drogich materiałów, co może zwiększyć koszty ogniw. Anoda zawiera, oprócz tlenku niklu, niewielką ilość rzadkiego pierwiastka skandu.
Wachsman mówi, że trudno obniżyć temperaturę pracy tych ogniw bez kompromisu w zakresie mocy wyjściowej. Pracuje również nad nowymi strukturami elektrod ogniw paliwowych ze stałym tlenkiem. Używając innego zestawu materiałów i podobnego podejścia, Wachsman niedawno zademonstrował ogniwo paliwowe ze zrestrukturyzowaną anodą i nowym elektrolitem o mocy wyjściowej dwóch watów na centymetr kwadratowy przy 650 stopniach. Ta praca jest opisana w czasopiśmie Komunikacja elektrochemiczna .
Suzuki mówi, że jego grupa prowadzi rozmowy z kilkoma firmami na temat komercjalizacji ogniw.