211service.com
Et flydende design til billigere brændselsceller
Platin er fortsat det bedste materiale til at fremskynde kemiske reaktioner i brintbrændselsceller, selvom knapheden og omkostningerne ved dette element forhindrer brændselsceller i at blive mere overkommelige og praktiske. De fleste alternative tilgange involverer blot at udskifte platinet i elektroderne. Nu ringede et britisk firma ACAL energi har gennemgået brændselscelledesign for at reducere mængden af platin, der bruges med 80 procent.
Flydende design : Inde i ACAL Energys brændselscellestakke er katoden udskiftet med en platinfri katalysatorløsning, som kan reducere omkostningerne med 40 procent.
I en konventionel brændselscelle er platin indlejret i porøse kulstofelektroder. ACALs design erstatter dette med en opløsning, der indeholder billig molybdæn og vanadium som katalysator. Den resulterende brændselscelle fungerer lige så godt som en konventionel, men burde koste 40 procent mindre, siger virksomheden.
ACAL siger, at dets design giver effekttætheder på 600 milliwatt pr. kvadratcentimeter ved 0,6 volt. Benchmarkværdien for brændselsceller til biler er 900 milliwatt per kvadratcentimeter, siger Hubert Gasteiger , en gæsteprofessor i maskinteknik ved MIT. ACAL hævder også, at dens brændselscelle fungerer utrykt - at tilføje tryk bør øge effekttætheden yderligere.
Det nye systems effekttæthed kan nå op på 1,5 watt pr. kvadratcentimeter, siger Andrew Creeth, ACALs medstifter og teknologichef. Vi tror på, at vi nærmer os et salgbart produkt, siger han.
Virksomheden har allerede lavet et et-kilowatt-system, som det har til hensigt at sælge til udvalgte kunder næste år, og brændselscellerne skulle være bredere tilgængelige i 2011. Planen er først at målrette markedet for dieselgeneratorer med en- til 10- kW-systemer, så gå videre til større applikationer såsom elproduktion i hjemmet og elbiler.
Platinet i en polymermembranbrændselscelle - det bedste valg til generatorer og elbiler - opdeler brint i ioner og elektroner ved anoden og hjælper disse med at kombinere med ilt ved katoden for at danne vand. Men platin er i begrænset udbud og koster i gennemsnit $1.200 per ounce i løbet af de seneste tre år. Og prisen vil sandsynligvis stige i vejret, hvis platin blev meget brugt i brændselsceller, tilføjer Douglas MacFarlane , en kemiprofessor ved Monash University i Melbourne, Australien, som også udvikler alternative brændselscellekatalysatorer.
Nutidens brændselsceller bruger 0,5 gram platin for hver kilowatt strøm, de genererer, siger Gasteiger, men det langsigtede mål er at bruge mindre end 0,2 gram platin for hver kilowatt.
Mange forskergrupper er i kapløbet om at lave brændselsceller, der bruger lidt eller ingen platin – at erstatte platin med et billigt metal er den mest almindelige tilgang. Jernbaserede katalysatorer og platin-palladium-blandinger er begge blevet testet, og MacFarlane har lavet porøse elektroder belagt med polymerer. Andre, såsom Japans Daihatsu og forskere ved Wuhan University i Kina, laver alkaliske brændselsceller, der har membraner, der leder alkaliske ioner i modsætning til sure. Disse designs fungerer godt med billige katalysatorer som nikkel og kræver ikke ædelmetalkatalysatorer. Men alle disse platinalternativer har ulemper: typisk giver de lave strømtætheder eller deres ydeevne forringes efter et par hundrede timer.
ACAL Energys katalysator er baseret på en billig blanding af molybdæn og vanadium, og brændselscellens polymermembran er i direkte kontakt med denne flydende katode. Omkring 80 procent af det platin, der bruges i en konventionel celle, findes i katoden, som alt sammen er elimineret i det nye design.
Creeth siger, at den nye katalysator er stabil og kan modstå de sure forhold i brændselscellen. I virksomhedstests klarede brændselscellerne sig godt i mere end 1.500 timer. Designet har andre fordele, der reducerer omkostningerne, siger han. Mens konventionelle brændselscellestakke skal afkøles med flydende væske eller luft, og de også har brug for et system til at fugte membranen, eliminerer den flydende katalysator behovet for begge disse. Vi mener, at vores er det bedst ydende platinfri system, siger Creeth.