211service.com
Forša degvielas šūna
Jauns elektrolīts cietā oksīda kurināmā elementiem, ko izgatavojuši pētnieki Spānijā, darbojas temperatūrā, kas ir simtiem grādu zemāka nekā parasto elektrolītu temperatūra, kas varētu palīdzēt padarīt šādas degvielas šūnas praktiskākas.
Vadītspējīgi kristāli: Skenējošā transmisijas elektronu mikroskopa attēls parāda jauna elektrolīta materiāla kristāla struktūru cietā oksīda kurināmā elementiem, kas labi darbojas istabas temperatūrā.
Jēkabo Santamarija , no Madrides Universidad Complutense de Madrid, Spānijā, lietišķās fizikas nodaļas, un viņa kolēģi ir modificējuši itrija stabilizētu cirkonija elektrolītu, kas ir izplatīts elektrolīta veids cietā oksīda kurināmā elementos, lai tas darbotos nedaudz virs istabas temperatūras. . Parasti šādiem elektrolītiem nepieciešama temperatūra, kas pārsniedz 700 °C. Apvienojumā ar kurināmā elementu elektrodu uzlabojumiem tas varētu pazemināt temperatūru, kādā šie kurināmā elementi darbojas.
Cietā oksīda kurināmā elementi ir daudzsološi nākamās paaudzes spēkstacijām, jo tie ir efektīvāki nekā parastie ģeneratori, piemēram, tvaika turbīnas, un tie var izmantot vairāk dažādu kurināmo nekā citi kurināmā elementi. Tie var ražot elektroenerģiju, izmantojot benzīnu, dīzeļdegvielu, dabasgāzi un ūdeņradi, kā arī citas degvielas. Taču efektīvai darbībai nepieciešamā augstā temperatūra padara cietā oksīda kurināmā šūnas dārgas un ierobežo to pielietojumu. Zemas temperatūras elektrolīts, par kuru ziņo Spānijas pētnieki, varētu būt milzīgs uzlabojums cietā oksīda kurināmā elementiem, saka Ēriks Vaksmens , Floridas Universitātes Floridas Ilgtspējīgas enerģijas institūta direktors.
Cietā oksīda kurināmā šūnā skābeklis tiek ievadīts vienā elektrodā, bet degviela tiek ievadīta otrā. Elektrolīts ļauj skābekļa joniem migrēt no viena elektroda uz otru, kur tie savienojas ar degvielu; visvienkāršākajā gadījumā, kad ūdeņradis ir degviela, tas rada ūdeni un atbrīvo elektronus. Elektrolīts neļauj elektroniem pārvietoties tieši atpakaļ uz degvielas šūnas skābekļa pusi, liekot tiem pārvietoties pa ārēju ķēdi, radot elektrību. Pa šo apļveida ceļu viņi galu galā atrod ceļu uz skābekļa elektrodu, kur tie savienojas ar skābekļa gāzi, veidojot skābekļa jonus, saglabājot ciklu.
Elektrolīts, kas ir ciets materiāls, parasti vada jonus tikai augstā temperatūrā. Santamaria, pamatojoties uz citu pētnieku agrāko darbu, atklāja, ka jonu vadītspēju zemās temperatūrās var ievērojami uzlabot, apvienojot standarta elektrolītu materiālu slāņus ar 10 nanometru bieziem stroncija titanāta slāņiem. Viņš atklāja, ka materiālu kristālisko struktūru atšķirību dēļ šo divu materiālu saskares vietā veidojas liels skaits skābekļa vakanču - vietu materiālu kristāliskajās struktūrās, kurās parasti atrodas skābekļa atoms. Šīs vakances veido ceļus, kas ļauj skābekļa joniem pārvietoties pa materiālu, uzlabojot materiālu vadītspēju istabas temperatūrā par 100 miljoniem.
Materiāls vēl nav iestrādāts komerciālos kurināmā elementos. Pirmkārt, lielajam jonu vadītspējas uzlabojumam būs nepieciešama turpmāka pārbaude, saka Wachsman, jo īpaši ņemot vērā grūtības izmērīt īpaši plānu materiālu veiktspēju. Otrkārt, uzlabotās vadītspējas virzienam — gar materiāla plakni, nevis perpendikulāri tai — būs jāpārveido mūsdienu kurināmā elementi. Turklāt tagad ierobežojošais faktors kurināmā elementu temperatūrai ir elektrodu materiāli. Pirms istabas temperatūras cietā oksīda kurināmā elementi būs pieejami, tie arī būs jāuzlabo.
Tomēr, ja sākotnējos rezultātus apstiprinās turpmākie pētījumi, jaunie materiāli būs ievērojams progress. Ivans Šullers , fizikas profesors Kalifornijas Universitātē Sandjego, saka, ka tas ir būtiskas izmaiņas elektrolītu darbībā. Viņš piebilst, ka tas noteikti motivēs citus daudzus jaunus darbus.