banner
Апр 27, 2020
71 Просмотров

Исследователи разрабатывают высокоэффективный керамический топливный элемент, работающий на бутане

KIST develops high-performance ceramic fuel cell that operates on butane gas

Корейская исследовательская группа разработала высокоэффективный керамический топливный элемент, который может работать на бутановом топливе. Поскольку бутан можно сжижать и, таким образом, легко хранить и транспортировать, новая технология может расширить область применения керамических топливных элементов для портативных и мобильных устройств, таких как электромобили, роботы и дроны. Ранее керамические топливные элементы рассматривались только для применения в системах выработки электроэнергии большой мощности из-за их высокотемпературной работы.

Корейский институт науки и технологий (KIST) объявил, что исследовательская группа доктора Сон Цзи-Вона в Центре исследований энергетических материалов KIST был разработан высокоэффективный керамический топливный элемент на основе тонких пленок, который может работать при температурах ниже среднего (ниже) 600 ° C с использованием бутанового топлива.

Керамические топливные элементы представляют собой тип высокотемпературный топливный элемент, который работает при температуре 800 градусов C. Эта высокая температура позволяет использовать недорогие катализаторы, такие как никель, в в отличие от низкотемпературных топливных элементов, таких как топливные элементы с полимерным электролитом, в которых используются дорогостоящие платиновые катализаторы для дополнения их низкой каталитической активности. Другое важное преимущество высокотемпературных топливных элементов состоит в том, что они могут использовать различные виды топлива, отличные от чистого водорода, такие как LPG и LNG с низким уровнем выбросов из-за высокой эффективности. Однако по иронии судьбы, даже несмотря на то, что в высокотемпературных топливных элементах используются недорогие катализаторы, для их работы требуются дорогие огнеупорные материалы и технологии производства. Другим ограничивающим фактором является то, что процесс включения и выключения их системы занимает много времени из-за характеристик высокотемпературной работы, которые ограничивают их применение крупномасштабными стационарными системами производства электроэнергии.

Многие исследовательские группы по всему миру работали над созданием тонкопленочных керамических топливных элементов, которые могут работать при низких температурах без потери производительности. К сожалению, проблема заключается в том, что работа при более низких температурах приводит к тому, что керамические топливные элементы теряют одно из своих важных преимуществ, а именно способность использовать различные виды топлива. Когда никелевый катализатор керамических топливных элементов используется с углеводородными топливами, такими как метан, пропан и бутан, углерод, образующийся при конверсии топлива, осаждается на поверхности никеля. Это серьезно ухудшается при понижении температуры, что приводит к сбою работы ячейки.

Dr. Исследовательская группа Son Ji-Won решила эту проблему, внедрив высокоэффективные вторичные катализаторы, которые с помощью тонкопленочной технологии могут легче преобразовывать топливо. Используя попеременное осаждение вторичного катализатора и основных слоев катализатора, команда смогла эффективно распределить вторичный катализатор в ближайших частях топливных электродов к электролиту. Таким образом, стало возможным контролируемое включение небольших количеств, но эффективно расположенных вторичных катализаторов.

Используя эту процедуру, Исследовательская группа KIST смогла успешно применить вторичные катализаторы, известные своей высокой каталитической активностью при низких температурах, такие как палладий (Pd), рутений (Ru) и медь (Cu), для наноструктурных топливных электродов. Они подтвердили высокую эффективность работы недавно разработанных тонкопленочных керамических топливных элементов при средних и низких рабочих температурах (500 – 600 C) с использованием бутанового топлива, которое является очень доступным топливом.

«В этом исследовании систематически изучалось возможное использование углеводородного топлива в керамических топливных элементах, работающих при низких температурах», – сказал доктор Сон Джи-Вон. «Использование портативного топлива, такого как бутан, при более низких рабочих температурах позволило бы разработать меньшие по размеру и интегрированные системы керамических топливных элементов, которые можно применять для портативных и мобильных источников питания».


Article Tags:
Article Categories:
Интересно
banner

Добавить комментарий

101