Ogniwa na kwas mrówkowy
Teoretyczna sprawność przetwarzania energii chemicznej na energię elektryczną w ogniwach paliwowych może sięgać 100%. Procent, ale jak dotąd najlepsze z nich to wodór - mają sprawność dochodzącą do 60%, ale ogniwa paliwowe oparte na kwasie mrówkowym mają szansę osiągnąć te teoretyczne 100%. Są tanie, dużo lżejsze od dotychczasowych i w przeciwieństwie do konwencjonalnych akumulatorów dają możliwość ciągłej pracy. Warto przypomnieć, że sprawność niskociśnieniowych silników spalinowych wynosi zaledwie około 20% -? mówi dr Hub. język angielski Andrzej Borodzinski z IChF PAN.
Ogniwo paliwowe to urządzenie, które zamienia energię chemiczną na energię elektryczną. Prąd jest generowany bezpośrednio w wyniku spalania paliwa w obecności katalizatorów zastosowanych na anodzie i katodzie ogniwa. Największą przeszkodą w popularyzacji ogniw wodorowych jest magazynowanie wodoru. Problem ten okazał się niezwykle trudny z technicznego punktu widzenia i nie został jeszcze rozwiązany zadowalającymi rozwiązaniami. Konkurencją z ogniwami wodorowymi są ogniwa metanolowe. Jednak sam metanol jest substancją toksyczną, a elementy, które go zużywają, muszą być zbudowane przy użyciu drogich katalizatorów platynowych. Ponadto ogniwa metanolowe mają małą moc i działają w stosunkowo wysokiej, a przez to potencjalnie niebezpiecznej temperaturze (około 90 stopni).
Alternatywnym rozwiązaniem są ogniwa paliwowe na kwas mrówkowy. Reakcje przebiegają w temperaturze pokojowej, a sprawność i moc ogniwa są wyraźnie wyższe niż metanolu. Ponadto kwas mrówkowy jest substancją łatwą do przechowywania i transportu. Jednak stabilna praca ogniwa z kwasem mrówkowym wymaga wydajnego i trwałego katalizatora. Opracowany przez nas katalizator ma niższą aktywność niż stosowane dotychczas czyste katalizatory palladowe. Jednak różnica znika po dwóch godzinach pracy. Zdrowieć. Podczas gdy aktywność czystego katalizatora palladowego nadal spada, nasza jest stabilna – mówi dr Borodzinsky.
Zaletą opracowanego w IPC środka powierzchniowo czynnego, szczególnie istotną z ekonomicznego punktu widzenia, jest to, że zachowuje on swoje właściwości podczas pracy w kwasie mrówkowym o niskiej czystości. Ten rodzaj kwasu mrówkowego można łatwo wytwarzać w dużych ilościach, w tym z biomasy, dzięki czemu paliwo do nowych ogniw może być bardzo tanie. Kwas mrówkowy pochodzący z biomasy byłby całkowicie ekologicznym paliwem. Produktami reakcji zachodzących z jego udziałem w ogniwach paliwowych są woda i dwutlenek węgla. Ten ostatni jest gazem cieplarnianym, ale biomasę pozyskuje się z roślin, które pochłaniają ją podczas wzrostu. W efekcie produkcja kwasu mrówkowego z biomasy i jego zużycie w komórkach nie zmieniłaby ilości dwutlenku węgla w atmosferze. Niskie jest również ryzyko zanieczyszczenia środowiska kwasem mrówkowym.
Ogniwa paliwowe na kwas mrówkowy znajdą wiele zastosowań. Czy ich użyteczność będzie szczególnie wysoka w przenośnych urządzeniach elektronicznych? telefony komórkowe, laptopy, GPS. Elementy te mogą być również instalowane jako źródła zasilania dla pojazdów, od wózków inwalidzkich po rowery elektryczne i jachty.
W IChF PAN rozpoczynają się obecnie badania nad pierwszymi akumulatorami zbudowanymi z ogniw paliwowych na kwas mrówkowy. Naukowcy oczekują, że prototyp komercyjnego urządzenia powinien być gotowy za kilka lat.
na podstawie materiałów Instytutu Chemii Fizycznej PAN
