Nye kulbrintebrændselsceller med høj effektivitet og lave omkostninger

Sydkoreas Ulsan National Institute of Science and Technology har introduceret nye lave omkostninger, højeffektive kulbrintebrændselsceller.

Kommercialiseringen af ​​'naturgasbrændselscellen' er endelig kommet i forgrunden, takket være den seneste udvikling af elektrodematerialer, der opretholder langsigtet stabilitet i kulbrintebrændstoffer. Fordelen ved at bruge dette materiale inkluderer, at det bruger internt overgangsmetal som en yderligere katalysator i en brændselscelledriftstilstand.

Dette gennembrud kommer fra en forskning, udført af professor Guntae Kim fra Energy and Chemical Engineering ved UNIST i samarbejde med professor Jeeyoung Shin fra Sookmyoung Women's University, Professor Jeong Woo Han fra University of Seoul, Professor Young-Wan Ju fra Wonkwang University, og professor Hu Young Jeong fra UNIST. Deres resultater, offentliggjort online i juni-udgaven af ​​det prestigefyldte tidsskrift Naturkommunikation , har vist sig som den lovende kandidat til den næste generation af direkte kulbrinte-fastoxid-brændselsceller (SOFCs) teknologi.

En fast oxid brændselscelle (SOFC) er en elektrokemisk omdannelsesenhed, der producerer elektricitet ved at oxidere et brændstof. SOFC er stadig genstand for en ret intens udvikling for sine uforglemmelige konkurrencemæssige fordele ved langsigtet stabilitet, høj brændstoffleksibilitet, lave emissioner, samt relativt lave omkostninger. SOFC'er er en mulig næste generation af brændselsceller, da de er i stand til at hæve effektiviteten med mere end 90 % ved brug af udstødningsvarmen. Imidlertid, vellykket kommercialisering af SOFC'er er blevet forsinket på grund af dets høje produktionsomkostninger, hovedsageligt relateret til udviklingen af ​​elektrodematerialer i kulbrintebrændselsceller.

Professor Kim har løst problemet med at sikre brint ved at udvikle et nyt anodemateriale (katalysator), som direkte kan bruge kulbrinter, kendt som naturgasvæsker (LGL'er) og LPG, som brændstof til SOFC. Ved at bruge denne nyudviklede katakyst, SOFC kan drive brændselscellen uden at omdanne kulbrinte til brint eksternt.

I undersøgelsen, forskerholdet har foreslået, at overgangsmetaller udskilles fra det nye anodemateriale ved at reducere atmosfæren. Generelt, overgangsmetallerne fungerer som brændstofoxidationskatalysator i SOFC. De rapporterede også, at de udløste Co- og Ni-nanopartikler på overfladen af ​​den lagdelte perovskit viser god stabilitet uden bemærkelsesværdig nedbrydning. Desuden præsenterer enkeltcellen 1,2 W/㎠ i H2 ved 800 oC, hvilket indikerer, at ydeevnen er dobbelt så høj som den for det konventionelle elektrodemateriale (0,6 W/㎠).

"Selvom de eksisterende anodematerialer viste god indledende ydeevne, på grund af deres langsigtede ustabilitet og komplekse fremstillingsproces, de kunne ikke betjenes pålideligt, når der blev brugt kulbrinte direkte som brændstof, siger professor Kim, avisens tilsvarende forfatter. "Det nye anodemateriale reducerer fremstillingsprocessen og bevarer god stabilitet, som forventes at fremskynde kommercialiseringen af ​​SOFC."

Ifølge forskerholdet, deres resultater giver en nøgle til at forstå udløsningstendenserne i overgangsmetaller (Mn, Co, Ni og Fe) indeholdende perovskiter og design højkatalytiske perovskitoxider til brændstofreformering og elektrooxidation.