600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Технология повышает эффективность топливных элементов

Технологии силовой преобразовательной техники

Топливные элементы преобразуют химическую энергию топлива в электричество посредством химической реакции положительно заряженных ионов водорода с кислородом или другим окислителем. Топливные элементы работают как аккумуляторы, но с тем исключением, что топливные элементы не нуждаются в подзарядке. Им требуется только топливо, которое в основном находится в форме водорода.

Когда водород подается на анод, он распадается на протон и электрон. Электролит блокирует попадание электронов и пропускает протоны. Электроны вынуждены проходить долгий путь в обход – через внешнюю цепь, которая создает поток электричества. С другой стороны ячейки воздух подается в катод. Когда протоны проходят через электролит, а электроны проходят через цепь, они соединяются с кислородом, образуя воду и тепло, которые являются единственными выбросами, генерируемыми топливными элементами.

Электричество от топливных элементов может питать все, от автомобилей до самых маленьких электронных устройств, и обеспечивает гораздо более чистую и эффективную энергию, чем двигатели внутреннего сгорания.

Твердооксидные топливные элементы, в основе которых лежат недорогие керамические материалы, являются одним из наиболее эффективных и перспективных типов топливных элементов. Но, несмотря на все это, исследователи обнаружили, что у этого типа топливных элементов есть серьезная проблема. Топливо, вступающее в реакцию с электролитом, приводит к снижению его эффективности с течением времени при ослаблении электрического тока.

Сегодня недавно найденный метод может обеспечить значительно повышенную эффективность топливных элементов. Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук имени Джона А. Полсона нашли способ использовать квантовое поведение этих топливных элементов, чтобы сделать их еще более эффективными и надежными. Они обнаружили новый тип фазового перехода в оксидном материале.

Решение проблемы оксидного топлива, возможно, было найдено Шрирамом Раманатаном, приглашенным ученым в области материаловедения и машиностроения в SEAS, и его аспирантом Ю Чжоу. Они обнаружили, что, разработав электролит на квантовом уровне, они могли бы создать материал, который становится более прочным при воздействии топлива.

“Мы объединили области квантовой материи и электронной химии таким образом, что это привело к открытию нового высокоэффективного материала, способного осуществлять фазовый переход от металла к ионному проводнику”, — сказал Раманатан, который в настоящее время является профессором инженерии в Университете Пердью.

Используя структурированный перовскитом никелат, покрытый катализатором, а затем инжектированный или «легированный» электронами, команда превратила материал из электронного проводника в ионный проводник.

“Теперь ионы могут очень быстро перемещаться в этом материале, в то же время поток электронов подавляется”, — сказал Чжоу. “Это новое явление, и у него есть потенциал для значительного повышения производительности топливных элементов”.