В восемь раз увеличить мощность топливных элементов, которые преобразуют газообразное топливо и кислород из воздуха в электричество, удалось ученым УрФУ в составе научного коллектива.
Источник: Magnific
По их мнению, изменение поверхности одного из элементов батареи позволит улучшить ее эффективность. Результаты исследования опубликованы в Journal of Power Sources.
Устройства, преобразующие энергию химической реакции между газообразным топливом и кислородом воздуха в электричество, называются твердотельными топливными элементами (ТОТЭ).
В отличие от современных батарей, в них происходит непрерывное преобразование веществ, поступающих извне, а не использование внутренних «резервов», отметили в Уральском федеральном университете имени первого Президента России Б. Н. Ельцина (УрФУ).
«В ТОТЭ все элементы, взаимодействующие с электрическим током — катод, анод и слой “между” — могут быть изготовлены из одних и тех же материалов, что значительно удешевляет и упрощает процесс производства. За последние два года мы добились значительных успехов в разработке электролита и катода, но столкнулись с тем, что топливный электрод (анод) работал недостаточно эффективно — то есть реакция “расщепления” молекул водорода происходила слишком медленно», — рассказал старший научный сотрудник кафедры экономики природопользования УрФУ, заведующий лабораторией кинетики Института высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ) УрО РАН Денис Осинкин.
Ученые УрФУ совместно с коллегами из ИВТЭ УрО РАН нашли способ «заставить» анод быстрее перерабатывать топливо. Это позволяет увеличить мощность ТОТЭ в восемь раз.
«Мы нашли два простых метода, чтобы “разогнать” эту реакцию: во‑первых, приклеили к аноду проводящую серебряную “паутинку”, чтобы она “ловила” электрический ток. Во‑вторых, пропитали анод микроскопическими частицами никеля и оксида церия, которые способствуют более быстрому расщеплению водорода и отдаче электронов. Это позволило увеличить электрохимическую активность электрода в 20 раз и достичь мощности в 450 милливатт на квадратный сантиметр при 800 °C», — объяснил Осинкин.
Исследователь подчеркнул, что других изменений в ТОТЭ не вносилось, а небольшая модификация продемонстрировала свою эффективность на протяжении 500 часов испытаний.
«Стандартные размеры единичных топливных элементов, применяемых для сборки энергогенераторов на сотни киловатт, обычно не превышают 20 на 20 сантиметров. По нашему мнению, в настоящее время нет принципиальных проблем, мешающих довести нашу разработку до таких размеров, но для этого требуются серьезные работы технологического характера», — отметил ученый.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Фото: hi-tech.mail.ru