211service.com
Šķidrais dizains lētākiem kurināmā elementiem
Platīns joprojām ir labākais materiāls ķīmisko reakciju paātrināšanai ūdeņraža kurināmā elementos, lai gan šī elementa trūkums un izmaksas neļauj kurināmā elementiem kļūt pieejamākiem un praktiskākiem. Lielākā daļa alternatīvo pieeju ietver vienkāršu platīna nomaiņu elektrodos. Tagad Apvienotās Karalistes uzņēmums sauc ACAL enerģija ir pārveidojis degvielas elementu konstrukciju, lai samazinātu izmantotā platīna daudzumu par 80 procentiem.
Šķidrais dizains : ACAL Energy kurināmā elementu skursteņos katods ir aizstāts ar platīnu nesaturošu katalizatora šķīdumu, kas varētu samazināt izmaksas par 40 procentiem.
Parastā kurināmā elementā platīns ir iestrādāts porainos oglekļa elektrodos. ACAL dizains to aizstāj ar šķīdumu, kas kā katalizators satur lētu molibdēnu un vanādiju. Rezultātā iegūtā kurināmā šūna darbojas tikpat labi kā parastā, taču tai vajadzētu maksāt par 40 procentiem mazāk, norāda uzņēmums.
ACAL saka, ka tā konstrukcija nodrošina jaudas blīvumu 600 milivatu uz kvadrātcentimetru pie 0,6 voltiem. Automobiļu degvielas elementu etalonvērtība ir 900 milivati uz kvadrātcentimetru. Huberts Gašteigers , MIT mašīnbūves viesprofesors. ACAL arī apgalvo, ka tā kurināmā šūna darbojas bez spiediena - spiediena pievienošanai vajadzētu vēl vairāk palielināt jaudas blīvumu.
Jaunās sistēmas jaudas blīvums varētu sasniegt 1,5 vatus uz kvadrātcentimetru, saka Endrjū Krīts, ACAL līdzdibinātājs un galvenais tehnoloģiju speciālists. Mēs uzskatām, ka tuvojamies tirgojamam produktam, viņš saka.
Uzņēmums jau ir izveidojis viena kilovata sistēmu, ko nākamgad plāno pārdot atsevišķiem klientiem, un kurināmā elementiem vajadzētu būt plašāk pieejamiem 2011. gadā. Plānots vispirms mērķēt uz tirgu dīzeļģeneratoriem ar 1 līdz 10 kW sistēmām, pēc tam pārejiet pie lielākām lietojumprogrammām, piemēram, elektroenerģijas ražošanai mājās un elektriskajām automašīnām.
Platīns polimēru membrānas kurināmā elementā — vislabākā izvēle ģeneratoriem un elektriskajām automašīnām — sadala ūdeņradi jonos un elektronos pie anoda un palīdz tiem savienoties ar skābekli katodā, veidojot ūdeni. Bet platīna piedāvājums ir ierobežots, pēdējo trīs gadu laikā vidēji par unci maksājot 1200 USD. Un cena, visticamāk, pieaugs debesīs, ja platīns tiks plaši izmantots kurināmā elementos, piebilst Duglass Makfarleins , ķīmijas profesors Monašas Universitātē Melburnā, Austrālijā, kurš arī izstrādā alternatīvus kurināmā elementu katalizatorus.
Mūsdienu kurināmā elementi izmanto 0,5 gramus platīna uz katru kilovatu jaudas, ko tie rada, saka Gasteigers, bet ilgtermiņa mērķis ir izmantot mazāk nekā 0,2 gramus platīna uz katru kilovatu.
Daudzas pētnieku grupas sacenšas, lai ražotu kurināmā elementus, kuros platīns tiek izmantots maz vai vispār netiek izmantots — visizplatītākā pieeja ir platīna aizstāšana ar zemu izmaksu metālu. Ir pārbaudīti gan uz dzelzs bāzes izgatavoti katalizatori, gan platīna-palādija maisījumi, un MacFarlane ir izgatavojis porainus elektrodus, kas pārklāti ar polimēriem. Citi, piemēram, Japānas Daihatsu un pētnieki no Uhaņas Universitātes Ķīnā, izgatavo sārmainus kurināmā elementus, kuriem ir membrānas, kas vada sārmainus jonus, nevis skābos. Šīs konstrukcijas labi darbojas ar lētiem katalizatoriem, piemēram, niķeli, un tiem nav nepieciešami dārgmetālu katalizatori. Bet visām šīm platīna alternatīvām ir trūkumi: parasti tās nodrošina zemu strāvas blīvumu vai to veiktspēja pasliktinās pēc dažiem simtiem stundu.
ACAL Energy katalizators ir balstīts uz zemu izmaksu molibdēna un vanādija maisījumu, un kurināmā elementa polimēra membrāna ir tiešā saskarē ar šo šķidro katodu. Apmēram 80 procenti platīna, ko izmanto parastajās šūnās, ir atrodami katodā, un tas viss ir izslēgts jaunajā dizainā.
Creeth saka, ka jaunais katalizators ir stabils un var izturēt skābos apstākļus degvielas šūnā. Uzņēmuma testos kurināmā elementi labi darbojās vairāk nekā 1500 stundas. Viņš saka, ka dizainam ir arī citas priekšrocības, kas samazina izmaksas. Lai gan parastās kurināmā elementu skursteņi ir jāatdzesē ar plūstošu šķidrumu vai gaisu, un tām ir nepieciešama arī membrānas mitrināšanas sistēma, šķidrais katalizators novērš vajadzību pēc abiem. Mēs uzskatām, ka mūsu sistēma ir vislabākā veiktspējas sistēma bez platīna, saka Creeth.