Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Doskonalsze membrany dla ogniw paliwowych

Recommended Posts

Sandia National Laboratories opatentowały membranę do wymiany protonów, która jest znacznie doskonalsza od membran stosowanych we współczesnych ogniwach paliwowych. Membrany używane obecnie w samochodowych ogniwach paliwowych nie działają zbyt efektywnie, gdyż środowisko ich pracy jest zbyt chłodne lub zbyt gorące. Z tego też powodu ulegają szybkiej degradacji. Chemicy z Sandia National Labs opracowali membranę, która działa w szerokim zakresie temperatur i jest trzykrotnie bardziej trwała niż porównywalne komercyjnie dostępne produkty.

Membrana do wymiany protonów stosowana w ogniwach paliwowych służy do przepuszczania protonów i zapewnia pojazdowi odpowiednio dużo energii. Jeśli protony nie mogą łatwo przedostać się przez membranę, ogniwo produkuje mniej prądu, jest więc mniej wydajne.

Obecnie stosowane w pojazdach ogniwa paliwowe z membraną do wymiany protonów (PEM) zwykle wykorzystują wodę, nie powinny więc pracować w temperaturze wyższej niż temperatura wrzenia wody. Zbyt wysoka temperatura wysusza membranę i zmniejsza jej wydajność. Jednym z problemów ze współczesnymi PEM jest konieczność uwadniania wodoru, dzięki czemu ogniwo jest wysoko wydajne. Nie może więc pracować w temperaturze wyższej niż temperatura wrzenia wodny. Problem można rozwiązać poprzez stosowanie większego radiatora rozpraszającego ciepło odpadowe. Producenci samochodów tak robią, ale PEM, które nie potrzebowałoby wody znacznie uprościłoby całą konstrukcję - mówi chemik Cy Fujimoto. Kolejny problem to koszt współczesnych membran wynoszący 250-500 USD za metr kwadratowy. Departament Energii stawia sobie za cel opracowanie membran kosztujących 5-20 dolarów za metr - dodaje Fujimoto.

Naukowcy z Sandia Laboratories najpierw pracowali nad wysokotemperaturowymi metodami zakładającymi wzbogacanie kwasem fosforowym włókna PBI (polybenzimidazol), z którego produkuje się membrany. Okazało się jednak, że gdy temperatura spada poniżej 140 stopni Celsjusza dochodzi do degradacji kwasu fosforowego. Membrana nie nadawała się więc do zastosowania w samochodach, gdzie woda skraplająca się na silniku podczas rozruchu oraz procesy chemiczne zachodzące w katodzie prowadzą do spadku temperatury poniżej wymaganego minimum. Uczeni z Sandia połączyli więc swoją metodę z wynalazkiem naukowców z Los Alamos National Laboratory, którzy stworzyli ogniwo paliwowe wykorzystujące jon amonowy. Połączenie obu technologii dało membranę ze sparowanymi jonami amonowo-fosforanowymi, która stabilnie pracuje w temperaturze 80-160 stopni Celsjusza, dobrze radzi sobie ze zmianami wilgotności i ma trzykrotnie dłuższą żywotność niż większość komercyjnych membran.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

×
×
  • Create New...