Китайские ученые разработали топливный элемент с мощностью вчетверо выше
Ученые Пекинского технологического института в Китае разработали конструкцию водородного топливного элемента, которая в стандартных условиях работы обеспечила в четыре раза более высокую мощность по сравнению с обычными системами. О результатах исследования, опубликованного в рецензируемом журнале Science, сообщает South China Morning Post.
Ускорение движения протонов
Разработка касается топливных элементов с протонообменной мембраной, которые уже применяются в водородных автомобилях. В таких устройствах химическая энергия водорода преобразуется в электроэнергию, а продуктом реакции является вода. Одним из ключевых ограничений является скорость перемещения протонов в каталитическом слое, где происходят химические реакции.
Команда создала интерфейс типа «кислота Бренстеда — основание Льюиса». При таком подходе протоны движутся к поверхности катализатора не напрямую, а через промежуточные участки. Лабораторные испытания показали, что диффузия протонов выросла в десять раз, протонная проводимость — в 6,5 раза, а энергия активации снизилась более чем вдвое.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Мощность и долговечность
Новый элемент достиг мощности 0,75 ватта на квадратный сантиметр при напряжении 0,7 вольта, используя небольшое количество платины — дорогостоящего катализатора, который обычно применяется в водородных топливных элементах. В пересчете на массу платины устройство обеспечило 6,9 киловатта мощности на грамм металла, превысив показатели современных топливных элементов, отмечает издание.
После 30 тысяч циклов работы конструкция сохранила 63% первоначальной пиковой мощности. Для обычных систем этот показатель составил 30%. Исследователи считают, что технология может быть полезной для сложных задач, в частности космических миссий с использованием жидкого кислорода.
В то же время технологию еще необходимо проверить за пределами лаборатории: исследователи должны доказать возможность ее промышленного производства, доступную стоимость, а также долгосрочную безопасность и надежность.
