Højtydende selvsamlet katalysator til SOFC

En nylig undersøgelse tilknyttet UNIST har introduceret en ny katalysator, der markant kan forbedre ydeevnen af ​​perovskitelektroder i Solid Oxide Fuel Cell (SOFC).

Dette gennembrud blev ledet af professor Gunatae Kim fra School of Energy and Chemical Engineering ved UNIST i samarbejde med professor Jeeyoung Shin fra Sukmyeong Women's University, Jeong Woo Hn fra Seoul University, og professor Hu Young Jeong fra UCRF ved UNIST. Den nye katalysator danner en legering, hvor brændselscellens indre materiale stiger til overfladen under brændselscellens drift. På grund af dette, det går ikke i stykker, selvom du bruger kulbrinte direkte, og vedligeholder ydeevnen.

Denne undersøgelse var den første til at rapportere et fænomen, hvor katalytiske materialer selv fremstiller legeringer for at forbedre reaktionseffektiviteten. Resultaterne er offentliggjort i september 2018-udgaven af Journal of Materials Chemistry A , og er blevet udvalgt som en af ​​2018 Journal of Materials Chemistry A Hot Papers.

Solid oxide fuel cells (SOFC'er) har potentialet til at blive det næste store gennembrud som en alternativ energikonverteringsenhed. En stor appel ved SOFC'er er, at de lover mere effektiv brug af rigelige, billig naturgas, skabe færre samlede kuldioxidemissioner end traditionelle forbrændingsturbiner. De bruger den simple reaktion at kombinere brint og ilt til at producere elektricitet og vand som et biprodukt.

En af de store udfordringer for at udvikle billige brintbrændselsceller har været opbevaring. Dette skyldes, at brint er eksplosivt og kræver dyre beholdere for at holde det sikkert. Som resultat, der har været en stor stigning i udviklingen af ​​SOFC'er ved hjælp af kulbrinter såsom skifergas, naturgas, metan, propan og butangas.

Imidlertid, hvis de katalysatorer, der anvendes i konventionelle SOFC'er, bruger kulbrintebaserede brændstoffer, deres præstationer falder drastisk. Dette skyldes, at overfladen af ​​katalysatoren er forurenet med kulstof eller svovl indeholdt i det kulbrintebaserede brændstof, og dermed forringet ydeevne. For at løse dette, yderligere processer var nødvendige for at tilføje katalysator-forstærkende materialer.

Forskerholdet har løst problemet med en ny katalysator designet med en lagdelt perovskitstruktur. Kernen i denne forskning er at bygge en tolags perovskitstruktur (kobolt, nikkel), der hjælper de kemiske reaktioner, der er nødvendige for elektrisk produktion, og når brændselscellen fungerer, det dannes af sig selv.

"Kobolt og nikkel er kendt for at være effektive katalytiske materialer til drift af SOFC'er, " siger Ohhun Kwon i Combined M.S./Ph.D. of Energy and Chemical Engineering ved UNIST, den første forfatter til denne undersøgelse. "Tidligere disse materialer blev tilsat for at lave elektroderne, mens de nye katalysatorer forblev i ydeevne, da de dannede en kobolt-nikkel-legering.

Katalysatorerne udviklet af forskerne bruger metangas direkte som brændstof og fungerer stabilt uden strømfald i mere end 500 timer. Derudover katalysatorens reaktionseffektivitet er fire gange højere end den tidligere rapporterede katalysator.

"Det eksisterende SOFC-anodemateriale (katalysator) var ikke i stand til at fungere pålideligt i lang tid, selvom den oprindeligt viste høj ydeevne, da den brugte kulbrintebrændstof direkte, " siger professor Kim, der ledede undersøgelsen. Den nyudviklede metallegeringskatalysator har fremragende katalytisk ydeevne, hvilket i høj grad vil bidrage til populariseringen af ​​brændselsceller.