Brintbrændselsceller giver strøm, når brændstofforsyningen er slukket

(Phys.org) - Brændselsceller, som genererer elektricitet fra den kemiske energi fra et brændstof, såsom brint, er ikke i stand til at lagre energi. Når en brændselscelles brinttilførsel løber tør eller midlertidigt afbrydes, cellens effekt reduceres hurtigt til nul. Hvis en applikation kræver energilagring, så skal brændselscellen kobles til en ekstern ladelagringsenhed, såsom et batteri, hvilket øger systemets vægt og volumen. Men nu har forskere designet en brintbrændselscelle med en ny anode, der kan levere elektricitet op til 14 gange længere tid end konventionelle brændselsceller, hvilket kan være særligt nyttigt til mobile energianvendelser.

Forskerne, Quentin Van Overmeere, Kian Kerman, og Shriram Ramanathan, ved Harvard School of Engineering and Applied Sciences i Cambridge, Massachusetts, har offentliggjort deres undersøgelse af de energilagrende fastoxidbrændselsceller (SOFC'er) i et nyligt nummer af Nano bogstaver .

I deres undersøgelse, forskerne fremstillede fastoxidbrændselscellens anode med enten vanadiumoxid eller en kombination af vanadiumoxid og porøs platin. Vanadium er kendt for sin tendens til at ændre oxidationstilstand, en proces, der involverer overførsel af elektroner. Da en nøgle til at gøre det muligt for brændselsceller at lagre ladning er at bruge materialer, der reversibelt kan overføre elektriske ladninger, vanadiums egenskaber gør det til en god kandidat til disse teknologier.

"Denne tyndfilms SOFC drager fordel af de seneste fremskridt inden for drift ved lav temperatur til at inkorporere et nyt og mere alsidigt materiale, "sagde Ramanathan." Vanadiumoxid ved anoden opfører sig som et multifunktionelt materiale, tillader brændselscellen både at generere og lagre energi. "

Forskernes eksperimenter viste, at efter at brintbrændstofforsyningen er slukket, brændselsceller med vanadiumoxidanoden kunne generere strøm i mere end 3 minutter, sammenlignet med ca. 10-15 sekunder for brændselsceller med porøse platinanoder. Begge brændselsceller producerede en tilsvarende mængde strøm, og forskerne forventer, at fremtidige forbedringer vil forlænge denne tid yderligere. Med evnen til at lagre elektrokemisk energi, den nye enhed kunne tænkes at kombinere egenskaberne ved en brændselscelle og et batteri.

For nu, forskerne ved ikke nøjagtigt, hvad der tillader den nye brændselscelle at køre, efter at forsyningen er afbrudt. De identificerede og testede tre mulige oplagringsmekanismer, med resultaterne, der viser, at reversibel oxidation af anoden bidrog med en del af den observerede ladning, men stod ikke for det hele. Fundet tyder på, at elproduktionen i fravær af brændstof stammer fra flere mekanismer.

Selvom det vil kræve yderligere forskning at identificere de underliggende mekanismer, opdagelsen af, at vanadiumoxidanoder kan lagre energi og levere strøm, når brændstofforsyningen er opbrugt, kan være nyttig til udvikling af fremtidige miniaturekilder. Ansøgninger kan omfatte autonome miniaturesystemer, militære teknologier, og andre enheder, der skal fungere i korte tidsperioder.

"Ubemandede luftfartøjer, for eksempel, ville virkelig have fordel af dette, "sagde Van Overmeere." Når det er umuligt at tanke op i feltet, et ekstra boost af lagret energi kan forlænge enhedens levetid betydeligt. "

Copyright 2012 Phys.org
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omfordelt helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.