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

Аммиак имеет самую низкую стоимость, если за эквивалент брать литр бензина

Топливные элементы на аммиаке могут помочь обезуглерожить транспорт, поскольку они относятся к источникам энергии, не загрязняющие окружающую среду и способные эффективно преобразовывать химическую энергию в электричество с нулевыми выбросами углерода.

Кроме того, по сравнению с электромобилями, работающими от любых типов аккумуляторов, автомобили, грузовики и автобусы, работающие на аммиачных топливных элементах, позволят путешествовать на большие расстояния с удобной заправкой.

Одна из основных проблем, с которой сталкивается современное развитие таких топливных элементов, заключается в том, что традиционные исследования сосредоточены преимущественно на водороде. Хотя водород - это чистое и энергоемкое топливо, в настоящее время его производство является дорогостоящим и грязным, поскольку наиболее эффективным и стабильным катализатором остается платина - драгоценный металл, который необходимо добывать. Это одна из основных причин, по которой транспортные средства на различных топливных элементах не получили такого распространения, как электротранспорт на батареях.

Тем не менее, группа исследователей штата Делавэр (UD) из Центра каталитической науки и техники обнаружила, что среди топлив, производимых из возобновляемых источников энергии, аммиак имеет самую низкую стоимость, если за эквивалент брать литр бензина. Обнаружив это, исследователи занялись разработкой технологий, которые позволили бы создать мощные и более дешевые топливные элементы, работающие на аммиаке.

Для создания мощных и более дешевых топливных элементов, использующих аммиак, исследователи должны преодолеть некоторые трудности

Даже если аммиак может быть дешевле, одним из его недостатков является то, что он не работает в топливном элементе, как водород и протонообменная мембрана. Более того, его сложнее окислить, чем водород. Это означает, что аммиачные топливные элементы, ввиду своих физических свойств, производят меньше энергии, чем элементы на водороде.

В своем анализе, опубликованном в журнале «Джоуль» [1], команда исследователей показала, что им удалось решить первую проблему с помощью конструкции топливных элементов с гидроксидной мембраной.

Исследователи разработали мембрану топливного элемента, способную работать при более высоких температурах для ускорения окисления аммиака. Кроме того, они смогли определить катализаторы, подходящие для взаимодействия с аммиаком.

«Благодаря этим усовершенствованиям был продемонстрирован новый прототип прямого аммиачного топливного элемента с пиковой плотностью мощности 135 милливатт на см², который закрывает большую часть разрыва в производительности по сравнению с водородом».

Ссылки:

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

Источник: Phys.org