Разработаны более совершенные топливные элементы

Группа исследователей из SEAS (Harvard School of Engineering and Applied Sciences) под руководством Ширирама Раманатана (Shriram Ramanathan) смогла значительно улучшить батареи на базе топливных элементов.

Отмечается, что на протяжении продолжительного периода времени электрохимические топливные элементы SOFC (solid-oxide fuel cell) рассматривались в качестве более экологически чистой альтернативы источникам энергии на базе ископаемого топлива. В процессе работы топливного элемента происходит преобразование энергии, возникающей в процессе химической реакции, в электрическое напряжение. Ионы кислорода перемещаются от катода к аноду через электролит, при этом происходит окисление топлива и выделение электрической энергии. Однако SOFC элементы обладают некоторыми недостатками: низкая надежность, температура и высокая цена.

Группа Раманатана предлагает решить возникающие сопутствующие проблемы использования топливных элементов за счет стабильных и функциональных керамических тонкопленочных SOFC, которые не содержат платины. Как правило, топливные элементы основаны на платиновых электродах, при этом они являются дорогими и недостаточно надежными при долговременной эксплуатации. С течением времени металлические электроды могут соединяться и образовывать замкнутые цепи внутри топливных элементов. Потому отказ от использования платины позволяет решить вопросы надежности и стоимости SOFC элементов.

Кроме того, разработчики продемонстрировали микро SOFC элемент на базе метана, который способен работать при температуре менее 500 градусов Цельсия, в то время как для существующих устройств рабочим является диапазон температур 800-1000 градусов Цельсия. Такие температурные показатели применимы в стационарных системах выработки электрической энергии, но недопустимы для применения в портативных электронных устройствах. Однако отмечается, что при снижении рабочей температуры меньшую нагрузку испытывают все материалы топливного элемента, что позволяет использовать более доступные материалы с меньшими пороговыми значениями рабочих температур. По словам Раманатана, разработка топливных элементов с рабочим диапазоном температур 300-500 градусов Цельсия также позволяет использовать их в более широком перечне устройств, например, в транспортных средствах или портативной электронике.