Современная химия




НОВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ТВЕРДООКСИДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

новый электролит для твердооксидных топливных элементов

Твердооксидные топливные элементы - это наиболее перспективный тип источников энергии данного вида. Преимущества твердооксидных элементов в том, что они не нуждаются в дорогом катализаторе (платине) и могут работать на многих видах топлива. Основная проблема использования твердооксидных элементов связана с высокой температурой протекания процесса (700-1000ºC) и необходимостью утилизировать тепло.

Усилия ученых, исследующих данный тип топливных элементов, связаны с поиском путей снижения температуры реакции. Ранее удалось снизить температуру до 500 ºC. Журнал Technology Review сообщает, что учеными Испании разработан новый низкотемпературный электролит для твердооксидных топливных элементов. Ученым удалось снизить температуру, при которой начинается электрохимическая реакция, до комнатной температуры. Применение такого электролита в топливных элементах существенно упростит их использование.

На снимке: новый электролит для твердооксидных топливных элементов работающий при комнатной температуре под электронным микроскопом.
Источник: Technology Review

Понижения температуры реакции группе ученых Мадридского Университета (Universidad Complutense de Madrid) под руководством Jacobo Santamaria удалось добиться модификацией традиционно используемого в качестве электролита оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия. Кроме того, была усовершенствована конструкция электродов.

Твердооксидные топливные элементы до сих пор рассматривались как перспективное решение для больших электростанций. Было доказано, что использование тепла электрохимической реакции для дополнительной выработки электроэнергии при помощи газовой или паровой турбины может довести кпд теплоэлектростанций до 80%. Причем в качестве топлива для этого типа элементов может применятся любое жидкое или газообразное органическое топливо либо водород.

Высокая температура реакции, являющаяся преимуществом применения твердооксидных топливных элементов в большой энергетике, усложняет и делает слишком дорогим их широкое распространение в других областях. Директор «Института устойчивого развития энергетики» штата Флорида Eric Wachsman, называет разработку испанских ученых «потрясающим усовершенствованием», которой спровоцирует долгожданный прорыв топливных элементов на рынок источников электроэнергии.

В твердооксидных топливных элементах, ионы кислорода проходят через твёрдый оксид, который используется в качестве электролита, и при высокой температуре реагируют с водородом на аноде. Источником водорода может быть органическое жидкое или газообразное топливо. В том случае, если в качестве топлива применяется чистый водород, результатом реакции является только вода. Электролит не позволяет образовавшимся на аноде электронам двигаться обратно в сторону катода. Если замкнуть катод и анод на внешнюю нагрузку, движение электронов от анода к катоду начнется именно через нее. Будет создан электрический ток.

Обычный электролит обладает ионной проводимостью только при высоких температурах. Команда ученых под руководством Jacobo Santamaria, в результате опытов доказала, что ионная проводимость при низких температурах может быть существенно улучшена, если на слой обычного электролита будет нанесен слой титаната стронция (SrTiO3) толщиной 10 нанометров.

Ученые открыли, что благодаря отличию строения кристаллических решеток оксида циркония и титаната стронция, в области контакта этих материалов образуется большое число «кислородных вакансий» (дырок) - мест, которые могут быть заняты атомами кислорода. Эти «кислородные вакансии» образуют пути, по котором ионы кислороды движутся сквозь электролит. Благодаря использованию двух материалов вместе значение фактора проводимости (мера проводимости электролита) при комнатной температуре достигает 100 млн.

Прежде чем открытие испанских ученых будет использовано при создании реальных топливных элементов предстоит преодолеть еще целый ряд препятствий. Во-первых, сам факт улучшения ионной проводимости через разработанный электролит необходимо еще не раз проверить. Это непростая задача, когда речь идет об измерениях свойств сверхтонких материалов. Во-вторых, для использования нового электролита потребуется изменить конструкцию твердооксидных топливных элементов. Дело в том, улучшенная электропроводность электролита наблюдается вдоль поверхности соприкосновения материалов, а не перпендикулярно. В-третьих, ограничение на применения низко-температурного электролита накладывает материал, из которого сделаны электроды. Для того, чтобы они могли выполнять свою функцию при низкой температуре их также необходимо совершенствовать.

Если свойства нового электролита подтвердятся, это может послужить мощным импульсом для развития технологии топливных элементов – так считает один из самых известных в мире ученых в области разработки суперрешеток, создания наноструктур и новых материалов Ivan Schuller из университета Калифорнии.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Новинки полимеров:

ПЛЕНКИ С ПРОТЕИНОВЫМ ПОКРЫТИЕМ

News image

Трехлетний проект совместных исследований и внедрения нацелен на замену используемых ныне синтетических барьерных для кислорода пленок на протеиновы...

К НЕПРЕРЫВНОМУ ЦИКЛУ: будущее переработки пластмасс

News image

Пример, представленный в виде диаграммы, изображен на рисунке 1 - Примеры линейных операций. Данные методики быстро развиваются не для того, чтоб...

ВНЕДРЕНИЕ ПОЛИМЕРА ПОЗВОЛЯЕТ УСТРАНЯТЬ ТЕЧЬ В ТРАНСФОРМАТОРАХ

News image

Проблема безопасной эксплуатации оборудования на подстанциях остается главной темой, волнующей умы энергетиков. Для продления сроков эксплуатации об...

МОДИФИКАТОРЫ АСФАЛЬТА НА ОСНОВЕ РЕГЕНЕРИРОВАННОГО КАУЧУКА

News image

Это, безусловно, осложняет оценку технологии их производства и уровень соответствия российским техническим требованиям. Отечественный рынок располаг...

Новые продукты оргсинтеза:

ПРЕИМУЩЕСТВА ГЛЮКОЗНО-ФРУКТОВЫХ СИРОПОВ

News image

Положительное влияние, которое оказывает сироп на безалкогольный напиток, основывается на его составе и технологии производства. Сироп представляет собой смесь моносахаров глюкозы и фруктозы, получа...

ПИГМЕНТНЫЕ ПАСТЫ ДЛЯ КОЛЕРОВКИ ЛКМ

News image

Практика колеровки не ограничивается только лакокрасочной промышленностью, эту технологию используют в других областях, например текстильной и кожевенной промышленности, производстве печатных красок...

ОБЗОР ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА МЕЛАМИНА

News image

В конце 1930-х гг. в США и Германии, а позднее и в Японии, были пущены первые промышленные установки получения меламина из дициандиамида. Реакцию осуществляли при высоких температурах и давлениях в ...

Авторизация



YOU ARE HERE: Главная - Альтернативное топливо - НОВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ТВЕРДООКСИДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Великие химики:

ГАБЕР (Haber), Фриц

News image

Немецкий химик Фриц Габер родился в г. Бреслау (ныне г. Вроцлав, Польша) и был единственным сыном Зигфрида Габера и его первой жены, его кузины Паул...

ВИСЛИЦЕНУС (Wislicenus), Иоганн Адольф

News image

Немецкий химик Иоганн Адольф Вислиценус родился в Клейнехштедте, близ Галле, в семье известного протестантского пастора и богослова Густава-Адольфа ...

Институты химии:

Институт химии силикатов РАН

News image

Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов имени И.В. Гребенщикова Российской академии наук создан в марте 1948 года. Институт являе...

Институт проблем химической физики

News image

Общая численность сотрудников Института - 1092 человек. В составе института 10 научных отделов, более 80 лабораторий и самостоятельных групп, а т...