Ячейки для муравьиной кислоты

Теоретическая эффективность преобразования химической энергии в электрическую в топливных элементах может достигать 100%. Процент, но пока лучшие из них водородные – у них КПД до 60% А вот топливные элементы на основе муравьиной кислоты имеют шанс достичь этих теоретических 100%. Они дешевы, значительно легче предыдущих и, в отличие от обычных аккумуляторов, обеспечивают возможность непрерывной работы. Стоит напомнить, что КПД двигателей внутреннего сгорания низкого давления составляет всего около 20%-? говорит доктор Хаб. англ. Анджей Бородзинский из IPC PAS.

Топливный элемент — это устройство, которое преобразует химическую энергию в электричество. Ток генерируется непосредственно в результате сгорания топлива в присутствии катализаторов, используемых на аноде и катоде ячейки. Самым серьезным препятствием для популяризации водородных элементов является хранение водорода. Эта проблема оказалась чрезвычайно сложной с технической точки зрения и до сих пор не решена с удовлетворительными решениями. Конкурировать с водородными ячейками являются метанольные ячейки. Однако метанол сам по себе является ядовитым веществом, и потребляющие его элементы должны строиться с применением дорогих платиновых катализаторов. К тому же метанольные элементы имеют малую мощность и работают при относительно высокой, а потому потенциально опасной температуре (около 90 градусов).

Альтернативным решением оказываются топливные элементы, работающие на муравьиной кислоте. Реакции протекают при комнатной температуре, а КПД и мощность ячейки явно выше, чем у метанольных. Кроме того, муравьиная кислота является веществом, которое легко хранить и транспортировать. Однако для стабильной работы ячейки с муравьиной кислотой необходим эффективный и долговечный катализатор. Первоначально разработанный нами катализатор имеет более низкую активность, чем использовавшиеся до сих пор катализаторы из чистого палладия. Однако разница исчезает уже через два часа работы. Становится лучше. В то время как активность катализатора на чистом палладии продолжает снижаться, наш работает стабильно, — говорит д-р Бородзинский.

Преимуществом катализатора, разработанного в ИПЦ ПАВ, особенно важным с экономической точки зрения, является то, что он сохраняет свои свойства при работе в малочистой муравьиной кислоте. Этот тип муравьиной кислоты можно легко производить в больших количествах, в том числе из биомассы, поэтому топливо для новых клеток может быть очень дешевым. Муравьиная кислота, полученная из биомассы, была бы полностью экологическим топливом. Продуктами реакций, протекающих с его участием в топливных элементах, являются вода и углекислый газ. Последний является парниковым газом, но биомассу получают из растений, которые поглощают его в процессе роста. В результате производство муравьиной кислоты из биомассы и ее потребление в клетках не изменило бы количество углекислого газа в атмосфере. Риск загрязнения окружающей среды муравьиной кислотой также невелик.

Топливные элементы с муравьиной кислотой найдут множество применений. Их полезность будет особенно высока в портативных электронных устройствах? мобильные телефоны, ноутбуки, GPS. Эти элементы также могут быть установлены в качестве источников энергии для транспортных средств, от инвалидных колясок до электрических велосипедов и яхт.

В IPC PAS в настоящее время начинаются исследования первых батарей, построенных из топливных элементов с муравьиной кислотой. Ученые рассчитывают, что прототип коммерческого устройства должен быть готов через несколько лет.

по материалам Института физической химии ПАН