211service.com
Płynny projekt dla tańszych ogniw paliwowych
Platyna pozostaje najlepszym materiałem do przyspieszania reakcji chemicznych w wodorowych ogniwach paliwowych, chociaż niedobór i koszt tego pierwiastka sprawiają, że ogniwa paliwowe nie stają się bardziej przystępne cenowo i praktyczne. Większość alternatywnych podejść obejmuje po prostu wymianę platyny w elektrodach. Teraz brytyjska firma o nazwie ACAL Energia zmodernizował konstrukcję ogniw paliwowych, aby zmniejszyć ilość zużywanej platyny o 80 procent.
Płynna konstrukcja : Wewnątrz stosów ogniw paliwowych ACAL Energy katoda jest zastąpiona roztworem katalizatora bez platyny, co może obniżyć koszty o 40 procent.
W konwencjonalnym ogniwie paliwowym platyna jest osadzona w porowatych elektrodach węglowych. Projekt ACAL zastępuje to roztworem zawierającym jako katalizator tani molibden i wanad. Powstałe ogniwo paliwowe działa równie dobrze jak konwencjonalne, ale powinno kosztować o 40 procent mniej, mówi firma.
ACAL twierdzi, że jego konstrukcja zapewnia gęstość mocy 600 miliwatów na centymetr kwadratowy przy 0,6 wolta. Wartość odniesienia dla samochodowych ogniw paliwowych wynosi 900 miliwatów na centymetr kwadratowy, mówi Hubert Gasteiger , profesor wizytujący inżynierii mechanicznej na MIT. ACAL twierdzi również, że jego ogniwo paliwowe działa bez ciśnienia – dodanie ciśnienia powinno jeszcze bardziej zwiększyć gęstość mocy.
Gęstość mocy nowego systemu może osiągnąć 1,5 wata na centymetr kwadratowy, mówi Andrew Creeth, współzałożyciel ACAL i dyrektor ds. technologii. Wierzymy, że zbliżamy się do produktu rynkowego, mówi.
Firma wyprodukowała już jednokilowatowy system, który zamierza sprzedać wybranym klientom w przyszłym roku, a ogniwa paliwowe powinny być szerzej dostępne w 2011 roku. systemów kW, a następnie przejdź do większych zastosowań, takich jak wytwarzanie energii w domu i samochody elektryczne.
Platyna w ogniwie paliwowym z membraną polimerową – najlepszy wybór dla generatorów i samochodów elektrycznych – dzieli wodór na jony i elektrony na anodzie i pomaga im łączyć się z tlenem na katodzie, tworząc wodę. Ale platyna jest w ograniczonej podaży, kosztując średnio 1200 dolarów za uncję w ciągu ostatnich trzech lat. A cena prawdopodobnie wzrośnie, jeśli platyna stanie się intensywnie wykorzystywana w ogniwach paliwowych, dodaje Douglas MacFarlane , profesor chemii na Monash University w Melbourne w Australii, który opracowuje również alternatywne katalizatory ogniw paliwowych.
Według Gasteigera dzisiejsze ogniwa paliwowe zużywają 0,5 grama platyny na każdy kilowat energii, ale długofalowym celem jest wykorzystanie mniej niż 0,2 grama platyny na każdy kilowat.
Wiele grup badawczych jest w wyścigu, aby stworzyć ogniwa paliwowe, które wykorzystują niewiele lub wcale nie zawierają platyny – zastępowanie platyny tanim metalem jest najbardziej powszechnym podejściem. Przetestowano zarówno katalizatory na bazie żelaza, jak i mieszaniny platyny z palladem, a MacFarlane wyprodukował porowate elektrody pokryte polimerami. Inne, takie jak japońska Daihatsu a naukowcy z Uniwersytetu Wuhan w Chinach wytwarzają alkaliczne ogniwa paliwowe, które mają membrany przewodzące jony alkaliczne, a nie kwasowe. Te projekty dobrze współpracują z tanimi katalizatorami, takimi jak nikiel, i nie wymagają katalizatorów z metali szlachetnych. Ale wszystkie te platynowe alternatywy mają wady: zazwyczaj dają niskie gęstości prądu lub ich wydajność spada po kilkuset godzinach.
Katalizator ACAL Energy oparty jest na taniej mieszance molibdenu i wanadu, a polimerowa membrana ogniwa paliwowego jest w bezpośrednim kontakcie z tą ciekłą katodą. Około 80 procent platyny stosowanej w konwencjonalnym ogniwie znajduje się w katodzie, a wszystko to zostało wyeliminowane w nowym projekcie.
Creeth twierdzi, że nowy katalizator jest stabilny i może wytrzymać kwaśne warunki panujące w ogniwie paliwowym. W testach firmowych ogniwa paliwowe działały dobrze przez ponad 1500 godzin. Projekt ma inne zalety, które obniżają koszty, mówi. Podczas gdy konwencjonalne stosy ogniw paliwowych muszą być chłodzone przepływającą cieczą lub powietrzem, a także wymagają systemu nawilżania membrany, ciekły katalizator eliminuje potrzebę ich obu. Wierzymy, że nasz system jest najlepiej działający bez platyny, mówi Creeth.