
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.
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.
Рабочая температура обычного твердооксидного топливного элемента обычно составляет 800 градусов Цельсия или выше, потому что перенос ионов в твердом электролите очень медленный при более низкой температуре. И наоборот, сверхструктурированный электролит CSSFC может обеспечить быстрый перенос ионов при 550 градусах Цельсия или ниже — даже при 470 градусах Цельсия
— 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.
В наших экспериментах CSSFC продемонстрировал сверхвысокую кислородно-ионную проводимость при 550 градусах Цельсия, что позволило добиться быстрого окисления углеводородного топлива. Это привело к беспрецедентно высокому напряжению холостого хода в 1,041 Вольта и очень высокой пиковой плотности мощности в 215 милливатт на квадратный сантиметр, а также к превосходной стойкости к закоксовыванию при использовании сухого метанового топлива
— Юн Ханг Ху, руководитель исследовательской группы.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас

Выяснилось, что суша вокруг Аральского моря... стремительно поднимается
И ученые сумели разгадать эту удивительную загадку природы....

В каменных гробницах древней Ирландии похоронены вовсе не те, о ком думали ученые
Генетический анализ переписывает историю неолита....

Тайна последнего Папы: сбудется ли пророчество XII века?
Три Петра, один престол: что об этом говорят историки и сам Ватикан?...

Что 220 дней в космосе сделали с 70-летним мужчиной?
Старейший астронавт NASA возвратился на Землю....

Застукали: антарктического гигантского кальмара впервые запечатлели в естественной среде
Прошёл век после открытия вида....

Невероятная история единственного человека, которому удалось проникнуть в Зону 51
Джерри Фримен не только выбрался оттуда, но и рассказал, что увидел....

«Двух монстров» засняли на камеру в знаменитом шотландском озере
Ученые не верят, но кого тогда видел очевидец?...

Американские военные приступили к строительству орбитального авианосца
Пентагон говорит, что это исключительно ради мира. Но эксперты прогнозируют военную эскалацию в космосе....

Оказывается, римляне периодически врали о своих победах в исторических хрониках
Недавно археологи обнаружили в Судане очередное яркое тому подтверждение....

Бетон в туннелях для автотранспорта гниёт удивительно быстро
Казалось бы прочный материал гложут микробы....

Китай испытал новейшую водородную, но не ядерную бомбу
Кто-то говорит, что это инновация, а кто-то, что такое уже было в СССР....

Ученые заставили человеческий глаз видеть совершенно новый цвет
Он называется оло, и его практически не описать словами....

Шимпанзе устраивают пьяные вечеринки
Похоже, у человека и близких видов это в крови....

Вороны еще раз подтвердили свою гениальность
Исследование показало, что эти птицы отлично распознают… геометрические фигуры....

Ученые доказали: вода на Земле не из космоса, а своя собственная
Она зародилась «автоматически». И это в корне меняет теорию жизни во Вселенной....

Нюхали чужие футболки: женщины полагаются на запах при выборе друзей
Наука требует странных опытов....