Κύτταρα για μυρμηκικό οξύ

Η θεωρητική απόδοση της μετατροπής της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια στις κυψέλες καυσίμου μπορεί να φτάσει το 100%. Τοις εκατό, αλλά μέχρι στιγμής το καλύτερο από αυτά είναι το υδρογόνο - έχουν απόδοση έως και 60%, αλλά οι κυψέλες καυσίμου με βάση το μυρμηκικό οξύ έχουν την ευκαιρία να φτάσουν σε αυτά τα θεωρητικά 100%. Είναι φθηνές, πολύ πιο ελαφριές από τις προηγούμενες και, σε αντίθεση με τις συμβατικές μπαταρίες, παρέχουν τη δυνατότητα συνεχούς λειτουργίας. Αξίζει να υπενθυμίσουμε ότι η απόδοση των κινητήρων εσωτερικής καύσης χαμηλής πίεσης είναι μόνο περίπου 20% -? λέει ο Δρ Hub. Αγγλικά Andrzej Borodzinski από την IPC PAS.

Η κυψέλη καυσίμου είναι μια συσκευή που μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική. Το ρεύμα παράγεται απευθείας από την καύση του καυσίμου παρουσία καταλυτών που χρησιμοποιούνται στην άνοδο και την κάθοδο του στοιχείου. Το μεγαλύτερο εμπόδιο στη διάδοση των κυψελών υδρογόνου είναι η αποθήκευση υδρογόνου. Αυτό το πρόβλημα έχει αποδειχθεί εξαιρετικά δύσκολο από τεχνικής απόψεως και δεν έχει ακόμη επιλυθεί με ικανοποιητικές λύσεις. Ανταγωνιστικά με τα κύτταρα υδρογόνου είναι τα κύτταρα μεθανόλης. Ωστόσο, η ίδια η μεθανόλη είναι μια τοξική ουσία και τα στοιχεία που την καταναλώνουν πρέπει να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας ακριβούς καταλύτες πλατίνας. Επιπλέον, τα στοιχεία μεθανόλης έχουν χαμηλή ισχύ και λειτουργούν σε σχετικά υψηλή, άρα και δυνητικά επικίνδυνη, θερμοκρασία (περίπου 90 βαθμούς).

Μια εναλλακτική λύση είναι οι κυψέλες καυσίμου που λειτουργούν με μυρμηκικό οξύ. Οι αντιδράσεις γίνονται σε θερμοκρασία δωματίου και η απόδοση και η ισχύς της κυψέλης είναι σαφώς υψηλότερες από αυτές των μεθανολικών. Επιπλέον, το μυρμηκικό οξύ είναι μια ουσία που αποθηκεύεται και μεταφέρεται εύκολα. Ωστόσο, για σταθερή λειτουργία ενός κυττάρου μυρμηκικού οξέος, απαιτείται ένας αποτελεσματικός και ανθεκτικός καταλύτης. Ο καταλύτης που αναπτύξαμε αρχικά έχει χαμηλότερη δραστικότητα από τους καταλύτες καθαρού παλλαδίου που χρησιμοποιήθηκαν μέχρι τώρα. Ωστόσο, η διαφορά εξαφανίζεται μετά από μόλις δύο ώρες λειτουργίας. Βελτιώνομαι. Ενώ η δραστηριότητα του καθαρού καταλύτη παλλαδίου συνεχίζει να μειώνεται, ο δικός μας λειτουργεί σταθερά», λέει ο Δρ Borodzinsky.

Το πλεονέκτημα του καταλύτη που αναπτύχθηκε στο επιφανειοδραστικό IPC, ιδιαίτερα σημαντικό από οικονομική άποψη, είναι ότι διατηρεί τις ιδιότητές του όταν λειτουργεί σε μυρμηκικό οξύ χαμηλής καθαρότητας. Αυτός ο τύπος μυρμηκικού οξέος μπορεί εύκολα να παραχθεί σε μεγάλες ποσότητες, συμπεριλαμβανομένης της βιομάζας, επομένως το καύσιμο για νέα κύτταρα μπορεί να είναι πολύ φθηνό. Το μυρμηκικό οξύ που προέρχεται από βιομάζα θα ήταν ένα εντελώς πράσινο καύσιμο. Τα προϊόντα των αντιδράσεων που συμβαίνουν με τη συμμετοχή του στις κυψέλες καυσίμου είναι το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα. Το τελευταίο είναι αέριο του θερμοκηπίου, αλλά η βιομάζα προέρχεται από φυτά που την απορροφούν καθώς μεγαλώνουν. Ως αποτέλεσμα, η παραγωγή μυρμηκικού οξέος από βιομάζα και η κατανάλωσή του στα κύτταρα δεν θα άλλαζε την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Ο κίνδυνος μόλυνσης του περιβάλλοντος από μυρμηκικό οξύ είναι επίσης χαμηλός.

Οι κυψέλες καυσίμου μυρμηκικού οξέος έχουν πολλές εφαρμογές. Θα είναι ιδιαίτερα υψηλή η χρησιμότητά τους στις φορητές ηλεκτρονικές συσκευές; κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, GPS. Αυτές οι κυψέλες μπορούν επίσης να εγκατασταθούν ως πηγές ενέργειας για οχήματα που κυμαίνονται από αναπηρικά αμαξίδια έως ηλεκτρικά ποδήλατα και γιοτ.

Στην IPC PAS, η έρευνα ξεκινά τώρα για τις πρώτες μπαταρίες που κατασκευάζονται από κυψέλες καυσίμου μυρμηκικού οξέος. Οι επιστήμονες αναμένουν ότι ένα πρωτότυπο μιας εμπορικής συσκευής θα είναι έτοιμο σε λίγα χρόνια.

με βάση υλικά του Ινστιτούτου Φυσικοχημείας ΠΑΣ