
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

Планшет, пролежавший в Темзе пять лет, помог раскрыть серию запутанных преступлений
Эксперты говорят: даже вода не смогла стереть цифровые следы....

Учёные говорят, что обнаружили огромный тайный город под египетскими пирамидами
Проверять пока не разрешили....

«Инопланетяне» на Земле? Древние 8-метровые «грибы» оказались совершенно неизвестной формой жизни
Вот уже 180 лет подряд живые «башни» ставят в тупик всю науку....

«Шерстистый дьявол» обнаружен в пустыне, на границе Мексики и США
Ученые говорят: такой уникальной находки не было последние полвека....

Похоже, что проблема космического мусора в скором времени будет решена раз и навсегда
Новая технология не только очистит космос, но и поможет спутникам работать втрое дольше....

Американские спецслужбы скрывают правду о самой древней из библейских реликвий?
Экстрасенс ЦРУ предупредил: Ковчег Завета убьет каждого, кто к нему прикоснется....

Почему мы не помним себя младенцами? Новое исследование дало ответы
Возможно, помним, но «ларчик» заперт....

Археологи ликуют: в Испании нашли рисунки, которые старше человечества!
200 000-летняя находка заставит пересмотреть учебники....

Астрофизики рассказали, почему Вселенная замедляется вопреки предсказаниям Эйнштейна
Если открытие DESI и ослабление темной энергии подтвердится, учебники придется переписать....

Ученые поражены: мыши, как спасатели, оживляют своих сородичей, попавших в беду
Открытие, от которого дрогнет даже самое черствое сердце....

Кислород устарел! Ученые нашли новый ключ к внеземной жизни
Гицеанические миры могут стать новой надеждой астрофизиков....

На 100 000 лет раньше людей: ученые рассказали, кто устроил первые похороны на планете
Загадочные карлики Homo naledi, чей мозг был размером с апельсин, оказались не глупее нас с вами....

Секретная мутация гена: оказалось, ее имеют все обитатели Марианской впадины
Поразительное открытие китайских ученых может изменить всю теорию эволюции....

10 лет за 48 часов: ИИ полностью переиграл ученых в поисках секрета супербактерий
Однако эксперты предупреждают: нейросети не только ускоряют науку, они запросто могут столкнуть нас в пропасть....

Ученый рассказал, как использовались загадочные артефакты из гробницы Тутанхамона
Это было как в фильме «Мумия»: «Фараон должен воскреснуть!»...

Гигантский айсберг скрывал древнюю живую экосистему
Губки и кораллы благоденствуют на обнажившемся морском дне в месте, ранее недоступном взгляду....