МОСКВА, 31 авг. В восемь раз увеличить мощность топливных элементов, которые «превращают в электричество» газообразное топливо и кислород из воздуха, удалось ученым УрФУ в составе научного коллектива. По их мнению, модификация поверхности одного из элементов батарейки позволит повысить ее эффективность. Результаты исследования представлены в Journal of Power Sources.
Устройства, которые позволяют превратить энергию химической реакции между газообразным топливом и кислородом воздуха в электричество, называются твердотельными топливными элементами (ТОТЭ).
В отличие от современных батареек, в них идет непрерывное преобразование веществ, поступающих извне, а не расходование внутренних «резервов», рассказали в Уральском федеральном университете имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ).
«В ТОТЭ все элементы, взаимодействующие с электрическим током — катод, анод и слой «между» — могут быть сделаны из одних материалов, что значительно удешевляет и упрощает производство. За прошедшие два года мы достигли заметных успехов в разработке электролита и катода, но столкнулись с тем, что топливный электрод (анод) работал малоэффективно — то есть реакция «расщепления» молекул водорода шла слишком медленно», — рассказал старший научный сотрудник кафедры экономики природопользования УрФУ, заведующий лабораторией кинетики Института высокотемпературной электрохимии (ИВТЭ) УрО РАН Денис Осинкин.
Ученые УрФУ совместно с коллегами из ИВТЭ УрО РАН нашли способ «заставить» анод быстрее перерабатывать топливо. Он позволяет увеличить мощность ТОТЭ в восемь раз.
«Мы нашли два простых приема, чтобы «разогнать» эту реакцию: во‑первых, приклеили к аноду проводящую серебряную «паутинку», чтобы она «ловила» электрический ток. Во‑вторых, пропитали анод микроскопическими частицами никеля и оксида церия, которые помогают водороду быстрее расщепляться и отдавать электроны. Это позволило в 20 раз увеличить электрохимическую активность электрода и достичь мощности в 450 милливатт на квадратный сантиметр при 800 °C», — объяснил Осинкин.
Исследователь подчеркнул, что других изменений в ТОТЭ не вносилось, а небольшая модификация показала свою эффективность на протяжении 500 часов испытаний.
«Стандартные размеры единичных топливных элементов, используемых для сборки энергогенераторов на сотни киловатт, обычно не превышают 20 на 20 сантиметров. По нашему мнению, сейчас нет фундаментальных проблем, не позволяющих довести нашу разработку до таких размеров, но для этого нужны серьезные работы технологического характера», — подчеркнул ученый.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Источник: РИА