Изобретен совершенно новый тип топливного элемента

Топливные элементы представляют собой очень многообещающую технологию преобразования энергии, в которой сегодня доминируют устаревшие двигатели внутреннего сгорания и газовые турбины. Топливные элементы обеспечивают высокую энергоэффективность, чрезвычайно низкий уровень выбросов загрязняющих веществ, низкий уровень шума и модульность.


Хотя топливные элементы работают так же, как батареи, основанные на электрохимическом процессе, они не разряжаются и не требуют перезарядки. Однако потенциальные преимущества топливных элементов нивелируются проблемами, которые включают стоимость, производительность и долговечность.

Исследователи из Мичиганского технологического университета взялись за решение этих задач, изменив традиционный путь разработки топливного элемента, создав интерфейс между электролитом и расплавленным карбонатом в качестве сверхбыстрого канала для переноса ионов кислорода. Это позволило изобрести совершенно новый тип топливного элемента — твердотопливный элемент с карбонатной надстройкой (CSSFC).



CSSFC имеют широкий спектр потенциальных применений, от обеспечения энергией для работы автомобилей на топливных элементах и ​​производства электроэнергии в домашних условиях до целых электростанций. Поскольку CSSFC являются топливно-гибкими, они обеспечивают высокую долговечность и эффективность преобразования энергии при более низких рабочих температурах, чем другие типы топливных элементов.

Большинство топливных элементов работают на водороде, который производится из водородосодержащих соединений, в основном из метана, с помощью дорогостоящего процесса. Но CSSFC, разработанный исследователями, может напрямую использовать метан или другое углеводородное топливо.

Электрохимические характеристики нового топливного элемента при более низких рабочих температурах дают ряд других преимуществ.


— Кэрролл Макартур, профессор материаловедения.

Относительно низкая рабочая температура обеспечивает высокую теоретическую эффективность и более низкие затраты на изготовление элементов. Он также потенциально безопаснее в эксплуатации, чем другие твердотопливные элементы.

Лабораторные испытания CSSFC также показали беспрецедентно высокое напряжение холостого хода (OCV), что указывает на отсутствие потерь тока утечки и высокую эффективность преобразования энергии. По оценкам ученых, топливная эффективность CSSFC может достигать 60%, что почти вдвое превышает среднюю топливную эффективность двигателей внутреннего сгорания.


 — Юн Ханг Ху, руководитель исследовательской группы.