Як водяна пара вплине на паливні елементи?

Дослідники з Інституту природничих наук Токіо (Японія) виявили, що водяна пара може суттєво підвищити ефективність низькотемпературних твердооксидних паливних елементів (ТОТЕ). Це відкриття обіцяє зробити пристрої більш довговічними та ефективними, що дозволить їх використання в галузі чистої енергетики в майбутньому.

Згідно з дослідженням, водяна пара здатна подвоїти провідність ТОТЕ, оскільки вона підвищує потік іонів кисню в кераміці. Це відбувається при температурі 490 °C, що є значним досягненням у цій галузі.

Чому важливо знизити температуру роботи?

Більшість паливних елементів перетворюють водень і кисень на електрику, а водяна пара є побічним продуктом. Зазвичай ТОТЕ функціонують при надзвичайно високих температурах — до 1000 °C, що призводить до руйнування матеріалів і підвищення витрат. Тому дослідники активно шукають нові керамічні електроліти, які можуть працювати при температурах від 400 °C до 600 °C, зберігаючи при цьому ефективну провідність іонів.

Японські вчені вирішили додати до складу новий керамічний матеріал під назвою оксид барію-ніобію-молібдену (Ba₇Nb₄MoO₂₀). Цей матеріал, споріднений з перовскітом, має кристалічну структуру, що дозволяє іонам оксиду (O²-) переміщатися, використовуючи порожнечі в решітці. Під впливом водяної пари Ba₇Nb₄MoO₂₂₀ проводить оксидні іони набагато ефективніше, що суттєво покращує його характеристики.

Які перспективи відкриває це відкриття?

Це дослідження доводить, що низькотемпературні твердооксидні паливні елементи цілком реальні. Якщо паливні елементи зможуть працювати при температурі близько 500 °C замість 1000 °C, вони зможуть прослужити довше завдяки меншій деградації матеріалів. Це також знизить витрати, оскільки не буде потреби в дорогих каталізаторах.

Дослідники впевнені, що в майбутньому ТОТЕ стануть більш практичними та широко використовуваними в галузі чистої енергетики. Очікується, що це відкриття значно прискорить розробку іонних провідників, які є ключовими компонентами для паливних елементів і парових електролізерів.

Для довідки: паливний елемент — електрохімічне джерело струму, в якому електрорушійна сила виникає внаслідок електрохімічних процесів з активних речовин, що постійно надходять.

Цей матеріал має виключно загальноосвітній характер і не є медичною консультацією. Інформація призначена для ознайомлення з можливими симптомами, причинами та методами виявлення захворювань, але не повинна використовуватись для самодіагностики або самолікування. У разі проблем зі здоров’ям людині треба обов’язково звернутися до кваліфікованого лікаря.