211service.com
Kapalný design pro levnější palivové články
Platina zůstává nejlepším materiálem pro urychlení chemických reakcí ve vodíkových palivových článcích, ačkoli nedostatek a cena tohoto prvku brání tomu, aby se palivové články staly dostupnějšími a praktičtějšími. Většina alternativních přístupů zahrnuje jednoduchou výměnu platiny v elektrodách. Nyní se ozvala britská společnost Energie ACAL přepracovala konstrukci palivových článků, aby snížila množství použité platiny o 80 procent.
Tekuté provedení : Uvnitř soustav palivových článků ACAL Energy je katoda nahrazena řešením katalyzátoru bez platiny, což by mohlo snížit náklady o 40 procent.
V konvenčním palivovém článku je platina uložena v porézních uhlíkových elektrodách. Konstrukce ACAL to nahrazuje řešením obsahujícím jako katalyzátor levný molybden a vanad. Výsledný palivový článek funguje stejně dobře jako konvenční, ale měl by stát o 40 procent méně, říká společnost.
ACAL říká, že jeho konstrukce poskytuje hustotu výkonu 600 miliwattů na centimetr čtvereční při 0,6 voltu. Referenční hodnota pro automobilové palivové články je 900 miliwattů na centimetr čtvereční, říká Hubert Gasteiger , hostující profesor strojního inženýrství na MIT. ACAL také tvrdí, že jeho palivový článek pracuje bez tlaku – přidání tlaku by mělo dále zvýšit hustotu výkonu.
Hustota výkonu nového systému by mohla dosáhnout 1,5 wattu na centimetr čtvereční, říká Andrew Creeth, spoluzakladatel a technologický ředitel společnosti ACAL. Věříme, že se blížíme obchodovatelnému produktu, říká.
Společnost již vyrobila jeden kilowattový systém, který hodlá v příštím roce prodat vybraným zákazníkům, a palivové články by měly být širší k dispozici v roce 2011. V plánu je nejprve zacílit na trh dieselových generátorů s 1 až 10- kW, poté přejděte k větším aplikacím, jako je domácí výroba elektřiny a elektromobily.
Platina v palivovém článku s polymerní membránou – nejlepší volbou pro generátory a elektromobily – rozděluje vodík na ionty a elektrony na anodě a pomáhá jim slučovat se s kyslíkem na katodě za vzniku vody. Platina je však v omezeném množství a za poslední tři roky stojí v průměru 1 200 USD za unci. A cena pravděpodobně raketově poroste, pokud se platina začne intenzivně používat v palivových článcích, dodává Douglas MacFarlane , profesor chemie na Monash University v Melbourne, Austrálie, který také vyvíjí alternativní katalyzátory pro palivové články.
Dnešní palivové články spotřebují 0,5 gramu platiny na každý kilowatt energie, který vyrobí, říká Gasteiger, ale dlouhodobým cílem je použít méně než 0,2 gramu platiny na každý kilowatt.
Mnoho výzkumných skupin soutěží o výrobu palivových článků, které používají málo nebo žádnou platinu – náhrada platiny levným kovem je nejběžnějším přístupem. Byly testovány katalyzátory na bázi železa a směsi platiny a palladia a MacFarlane vyrobil porézní elektrody potažené polymery. Jiné, jako je Japonsko Daihatsu a výzkumníci z Wuhan University v Číně vyrábějí alkalické palivové články, které mají membrány, které vedou alkalické ionty na rozdíl od kyselých. Tyto návrhy fungují dobře s levnými katalyzátory, jako je nikl, a nevyžadují katalyzátory z drahých kovů. Ale všechny tyto platinové alternativy mají své nevýhody: obvykle poskytují nízké proudové hustoty nebo jejich výkon po několika stovkách hodin klesá.
Katalyzátor ACAL Energy je založen na levné směsi molybdenu a vanadu a polymerní membrána palivového článku je v přímém kontaktu s touto kapalnou katodou. Přibližně 80 procent platiny použité v konvenčním článku se nachází v katodě, přičemž vše je v nové konstrukci odstraněno.
Creeth říká, že nový katalyzátor je stabilní a dokáže odolat kyselým podmínkám v palivovém článku. Ve firemních testech si palivové články vedly dobře po dobu více než 1500 hodin. Design má další výhody, které snižují náklady, říká. Zatímco konvenční sady palivových článků potřebují být chlazeny proudící kapalinou nebo vzduchem a také potřebují systém pro zvlhčování membrány, kapalný katalyzátor eliminuje potřebu obojího. Věříme, že ten náš je nejvýkonnějším systémem bez platiny, říká Creeth.