Brintbiler til masserne et skridt tættere på virkeligheden, takket være UCLA -opfindelsen

UCLA forskere har designet en enhed, der kan bruge solenergi til billigt og effektivt at skabe og lagre energi, som kan bruges til at drive elektroniske enheder, og at skabe brintbrændstof til miljøvenlige biler.

Enheden kunne gøre brintbiler overkommelige for mange flere forbrugere, fordi den producerer brint ved hjælp af nikkel, jern og kobolt - elementer, der er meget mere rigelige og billigere end platin og andre ædle metaller, der i øjeblikket bruges til at producere brintbrændstof.

"Brint er et fantastisk brændstof til køretøjer:Det er det reneste brændstof, man kender, det er billigt, og det bringer ingen forurenende stoffer i luften - kun vand, "sagde Richard Kaner, undersøgelsens seniorforfatter og en anerkendt professor i kemi og biokemi ved UCLA, og materialevidenskab og teknik. "Og dette kan reducere omkostningerne ved brintbiler dramatisk."

Teknologien, beskrevet i et papir i bladet Energilagringsmaterialer , kan især være nyttig i landdistrikter, eller til militære enheder, der tjener fjerntliggende steder.

"Folk har brug for brændstof til at køre deres køretøjer og elektricitet til at drive deres enheder, "Kaner sagde." Nu kan du lave både elektricitet og brændstof med en enkelt enhed. "

Det kunne også være en del af en løsning for store byer, der har brug for måder at opbevare overskydende elektricitet fra deres elnet på.

"Hvis du kunne omdanne elektricitet til brint, du kan gemme det på ubestemt tid, " sagde Kaner, som også er medlem af UCLAs California NanoSystems Institute.

Traditionelle brintbrændselsceller og superkapacitorer har to elektroder:en positiv og en negativ. Enheden udviklet ved UCLA har en tredje elektrode, der både fungerer som superkondensator, som lagrer energi, og som en anordning til opdeling af vand i hydrogen og ilt, en proces kaldet vandelektrolyse. Alle tre elektroder forbindes til en enkelt solcelle, der fungerer som enhedens strømkilde, og den elektriske energi, der høstes af solcellen, kan lagres på en af ​​to måder:elektrokemisk i superkapacitoren eller kemisk som hydrogen.

Enheden er også et skridt fremad, fordi den producerer brintbrændstof på en miljøvenlig måde. I øjeblikket, omkring 95 procent af brintproduktionen på verdensplan kommer fra omdannelse af fossile brændstoffer såsom naturgas til brint - en proces, der frigiver store mængder kuldioxid til luften, sagde Maher El-Kady, en UCLA postdoc-forsker og en medforfatter til forskningen.

"Brandenergi er ikke 'grøn', medmindre den er produceret fra vedvarende kilder, "Sagde El-Kady. Han tilføjede, at brug af solceller og rigeligt tilgængelige elementer til at opdele vand i brint og ilt har et enormt potentiale for at reducere omkostningerne ved brintproduktion, og at tilgangen i sidste ende kan erstatte den nuværende metode, som er afhængig af fossile brændstoffer.

Ved at kombinere en superkondensator og vandspaltningsteknologien i en enkelt enhed, Kaner sagde, er et fremskridt svarende til første gang en telefon, webbrowser og kamera blev kombineret på en smartphone. Den nye teknologi kan i sidste ende føre til nye applikationer, som selv forskerne ikke har overvejet endnu, sagde Kaner.

Forskerne designede elektroderne på nanoskala - tusindvis af gange tyndere end tykkelsen af ​​et menneskehår - for at sikre, at det største overfladeareal ville blive udsat for vand, hvilket øger mængden af ​​brint enheden kan producere og også gemmer mere ladning i superkapacitoren. Selvom den enhed, forskerne lavede, ville passe i din håndflade, Kaner sagde, at det ville være muligt at lave større versioner, fordi komponenterne er billige.

"For at brintbiler skal bruges i vid udstrækning, der er stadig et behov for en teknologi, der sikkert opbevarer store mængder brint ved normalt tryk og temperatur, i stedet for de trykcylindre, der i øjeblikket er i brug, sagde Mir Mousavi, en medforfatter af papiret og en professor i kemi ved Irans Tarbiat Modares Universitet.