Кобальт может спасти водородные автомобили. Платина слишком редка и дорога

Почему водородные автомобили неприемлемы? По двум основным причинам: заправочные станции для этого газа пока не очень популярны, а в некоторых странах их вообще нет. Кроме того, топливные элементы требуют использования платины, которая является дорогим и редким элементом, что влияет на окончательную цену автомобилей FCEV. Поэтому ученые уже работают над заменой платины на кобальт.

Кобальт может сделать автомобили на водороде популярными

Оглавление

• Кобальт может сделать автомобили на водороде популярными
  • Исследования кобальта помогают топливным элементам в целом

Кобальт — это элемент с уникальными свойствами. Он используется в десульфуризации топлива при переработке сырой нефти (да, да, Автомобили внутреннего сгорания также нуждаются в кобальте для движения.), он также используется в электротехнике — и во многих устройствах с батареями — в катодах литий-ионных элементов. В будущем это может помочь автомобилям на водородных топливных элементах (FCEV).

Как заявил в начале 2020 года глава группы исследований и разработок BMW Клаус Фрёлих, автомобилей с водородным двигателем нигде не найти, потому что топливные элементы в 10 раз дороже, чем электрический привод. Большая часть стоимости (50 процентов стоимости элемента) связана с использованием платиновых электродов, которые действуют как катализаторы в топливных элементах, ускоряя реакцию водорода с кислородом.

Ученые Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории решили заменить платиновые электроды на кобальтовыев котором атомы металлов перемежаются с атомами азота и углерода. Такая структура, в которой кобальт удерживается в специально подготовленных органических структурах, должна быть в четыре раза более прочной, чем сделанная из железа (источника). В конечном итоге он также должен быть дешевле платины, на биржах цена на кобальт примерно в 1 раз ниже, чем цена на платину.

Исследования кобальта помогают топливным элементам в целом

Оказалось, что реакционная способность такой среды лучше, чем у других катализаторов, построенных без присутствия платины или железа. Также было возможно обнаружить, что перекись водорода (H2O2), образующаяся в процессе окисления, вызывает разложение и снижение эффективности катализатора. Это позволило защитить электроды и повысить прочность конструкции, что в будущем может продлить срок службы элементов.

Текущий срок службы топливного элемента на основе платины оценивается примерно в 6-8 тысяч часов при непостоянной работе систем, что дает до 333 дней непрерывной работы или до 11 лет, при условии активности по 2 часа в день. На клетки больше всего влияют переменные нагрузки и процессы активности, связанные с отсутствием работы, поэтому некоторые эксперты прямо заявляют, что их нельзя использовать в автомобилях.

Обновление 2020/12/31, часы. 16.06: в оригинальной версии текста упоминалось о «платиновых мембранах». Это очевидная ошибка. Поверхность по крайней мере одного из электродов — платина. На этом фото хорошо видно, слой платинового катализатора расположен под диафрагмой. Приносим извинения за недостаточную концентрацию при редактировании текста.

Открытие фотографии: иллюстрация, топливный элемент (c) Bosch / Powercell

Это может вас заинтересовать: