Тонкопленочные материалы для увеличения генерирования энергии в топливных элементах

Автор: kolinos | Рубрика: Водород

Как известно, аккумуляторные батареи и топливные элементы на основе водорода или метанола считаются двумя главными претендентами на роль источника энергии для следующего поколения экологически чистых транспортных средств. Однако серьезным препятствием для достижения большей эффективности в последних являются медленные темпы генерации кислорода катодом, что и ограничивает мощность устройства. Ученые MIT неожиданно обнаружили, что некоторые свойства тонкопленочных материалов могут помочь значительно увеличить производительность топливных элементов.

В настоящее время существует два основных вида топливных элементов: протонно-обменные мембранные (PEMFC) и твердо-оксидные (SOFC). Исследование Массачусетского технологического института касается усовершенствования катода именно твердо-оксидных топливных элементов.

Во многих случаях тонкие слои материала, толщиной всего в несколько молекул, обладают свойствами, отличными от свойств монолитных блоков того материала. Но даже при том, что это явление известно в научном мире, ученые немало удивились поведению тонких пленок минерала перовскита, депонированных тонким слоем (20 нм) на поверхность кристалла циркония. При этом полученная поверхность реагирует гораздо более детализировано, чем поверхность из массива материала перовскита. Это показывает, что уникальные свойства тонких пленок могут повысить каталитическую активность.

Как известно, в производстве многих топливных элементов используются электроды из драгоценных металлов, таких, как платина. Электроды в этом эксперименте изготавливаются из относительно распространенных материалов – кобальта, лантана, стронция. Кроме того, этот материал работает при более низких температурах, чем существующие электроды SOFC. Это является весомым преимуществом, поскольку при более низких температурах период старения материала может быть отодвинут. Учитывая, что существующие элементы работают при 800 градусах по Цельсию и выше, новый подход может привести к материалам, которые смогут работать при 500 градусах Цельсия, как это имело место в этих испытаниях.

Тем не менее, проведенное исследование является лишь первым шагом, началом новой фундаментальной области исследований материалов с оптимальным сочетанием высокой каталитической активности и высокой стабильности. Исследование команды ученых MIT былл осуществлено при поддержке Национального научного фонда США, Министерства энергетики США, национальной лаборатории Oak Ridge и Университета науки и технологии им. короля Абдуллы.

Поделиться в соц. сетях