Дешевые топливные элементы с аммиаком вместо водорода

Одна из основных проблем, с которой сталкивается современное развитие таких топливных элементов, заключается в том, что традиционные исследования сосредоточены преимущественно на водороде

Стоимость аммиака самая низкая, если за эквивалент брать литр бензина

Топливные элементы на аммиаке сделают транспорт безуглеродным. Эти устройства не загрязняют окружающую среду и продуктивно преобразуют химическую энергию в электроэнергию с нулевыми выбросами углерода.

Кроме того, по сравнению с электромобилями на любых аккумуляторах, транспортные средства на аммиачных топливных элементах дают возможность путешествовать на большие расстояния с удобной заправкой.

Одна из основных проблем, с которой сталкивается современное развитие этой технологии, заключается в том, что традиционные исследования сосредоточены преимущественно на водороде. Хотя водород - это чистое и энергоемкое топливо, но производить этот ресурс дорого и грязно. При электролизе наиболее эффективным и стабильным катализатором остается платина - драгоценный и дефицитный металл. Это одна из основных причин, по которой транспортные средства на водородных топливных элементах не получили такого распространения, как электротранспорт на батареях.

Тем не менее, группа исследователей из Центра каталитической науки и техники штата Делавэр (UD) обнаружила, что среди топлив, которые производят с помощью возобновляемых источников энергии, стоимость аммиака самая низкая, если за эквивалент брать литр бензина. И исследователи занялись разработкой технологий, которые приведут к появлению мощных и дешевых топливных элементов на аммиаке.

И для этого ученым необходимо преодолеть некоторые трудности

Даже если аммиак дешевле, недостаток технологии - сама конструкция топливного элемента, в котором аммиак, как и водород взаимодействуют с протонообменной мембраной. Более того, аммиак сложнее окислить, чем водород. Это означает, что аммиачные топливные элементы из-за своих физических свойств производят меньше энергии, чем аналогичные элементы на водороде.

В своей работе, которую опубликовали в журнале «Джоуль» [1], ученые попытались решить первую проблему с помощью гидроксидной мембраны.

Исследователи разработали мембрану, которая работает при повышенной температуре и ускоряет окисление аммиака. Кроме того, были определены более подходящие катализаторы для химической реакции.

«Благодаря этим достижениям удалось продемонстрировать прототип прямого аммиачного топливного элемента с пиковой плотностью энергии 135 милливатт на см², который значительно сокращает разрыв в производительности по сравнению с водородными устройствами».

Ссылки:

1. http://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2019.07.005

Источник: Phys.org