211service.com
Cietā oksīda kurināmā elementu dzesēšana
Startup uzņēmums SiEnergy Systems ir pārvarējis lielu šķērsli cieto oksīda kurināmā elementu komercializācijai ar prototipu, kas darbojas simtiem grādu zemākā temperatūrā nekā šobrīd tirgū. Strādā ar Hārvardas materiālu zinātnes profesoru Šrirams Ramanatāns , SiEnergy Systems, kas atrodas Bostonā, ir demonstrējusi cietā oksīda kurināmā elementu, kas var darboties 500 grādos pēc Celsija, pretstatā 800 līdz 1000 grādiem, kas nepieciešami esošajām ierīcēm. Tas ļauj šūnai, kurā tiek izmantots plānslāņa elektrolīts, kas mehāniski atbalstīts ar metāla režģi, būt daudz lielākam nekā līdzīgām iepriekš ražotām ierīcēm — apmēram centimetru laukums, izmērs, kas nepieciešams praktiskiem lietojumiem, nevis mikrometri.
Stabilas šūnas: Šo īpaši plāno degvielas elementu elektrolītu stabilizē metāla režģis. Apakšējā membrāna ir redzama caur apaļajiem caurumiem režģī, kas katrs ir aptuveni 100 mikrometru diametrā.
Cietā oksīda kurināmā elementi, kas var darbināt dažādus degvielas veidus, tostarp dīzeļdegvielu vai dabasgāzi, ienes skābekli no gaisa, lai to reducētu pie katoda, un pēc tam caur cieto oksīda elektrolīta membrānu izvada skābekļa jonus uz anodu, kur degviela tiek oksidēta, veidojot elektronus, kas tiek izvilkti no ierīces. To augstās darba temperatūras nosaka fakts, ka joni ātrāk pārvietojas pa elektrolītu augstākās temperatūrās.
Ja elektrolīts ir ļoti plāns — tikai dažus simtus nanometru biezs —, cietā oksīda kurināmā šūna var darboties zemākā temperatūrā. Šādi elektrolīti var darbināt ļoti mazas demonstrācijas ierīces, taču līdz SiEnergy un Ramanathan darbam neviens nebija spējis izveidot īpaši plānu cietā oksīda membrānu, kas būtu pietiekami liela praktiskām ierīcēm, saka. Harijs Tullers , Materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors MIT. Izaicinājums ir bijis tas, ka plēves, jo tās ir tik plānas, ir trauslas un viegli saplīst apstrādes vai sildīšanas un dzesēšanas ciklu laikā, saka Tullers. Sildot un atdzesējot, dažādie materiāli, no kuriem tie ir izgatavoti, izplešas un saraujas dažādos ātrumos, sabojājot smalko plēvi. Viņš stāsta, ka mēs un citi esam mēģinājuši atbalstīt filmas ar vienu vai vairākiem strukturāliem balstiem, taču tik lielā platībā tas nav izdevies.
Rakstā, kas publicēts žurnālā Dabas nanotehnoloģijas , pētnieki apraksta elektrolīta membrānas izgatavošanu, kas ir stabilāka gan termiski, gan mehāniski. Viņi sāka ar 100 nanometru biezu elektrolīta membrānu, kas sastāvēja no cirkonija un itrija. Viņi uzklāja uz tā augšpusi atbalstošu metāla režģi, lai noturētu membrānu vietā, kamēr tā tika uzkarsēta un atdzesēta, un, tā kā režģis bija izgatavots no vadoša materiāla, darbotos kā anods. Viņi to apvienoja ar blīvu, augstas veiktspējas katodu, ko iepriekš izstrādāja Ramanathan. Savā publicētajā darbā SiEnergy ir demonstrējis kurināmā elementu blokus, katrs apmēram piecus milimetrus kvadrātā. Ramanatāns saka, ka metodi var mērogot līdz ierīcēm nepieciešamajiem centimetru mēroga laukumiem.
SiEnergy ģenerāldirektors Vincents Čuns saka, ka šī ir tikai pirmā demonstrācija, un uzņēmums tagad strādā pie plānos degvielas elementu integrēšanas pilnās sistēmās un degvielas testēšanas. Čuns cer, ka uzņēmuma kurināmā elementi ietaupīs materiālu izmaksas, jo tās ir tik plānas. Čuns saka, ka uzņēmums plāno piedāvāt dīzeļģeneratoru un māju apkures un elektroenerģijas ražošanas sistēmu nomaiņu.