211service.com
Kietojo oksido kuro elementų aušinimas
Pradedanti įmonė „SiEnergy Systems“ įveikė pagrindinę kliūtį komercializuoti kietojo oksido kuro elementus su prototipu, kuris veikia šimtais laipsnių žemesnėje temperatūroje nei šiandien rinkoje. Darbas su Harvardo medžiagų mokslo profesoriumi Širamas Ramanatanas , SiEnergy Systems, įsikūrusi Bostone, pademonstravo kietojo oksido kuro elementą, kuris gali veikti 500 laipsnių Celsijaus temperatūroje, o ne 800–1000 laipsnių, kurių reikalauja esami įrenginiai. Dėl to elementas, kuriame naudojamas plonasluoksnis elektrolitas, mechaniškai palaikomas metaliniu tinkleliu, gali būti daug didesnis nei anksčiau pagaminti panašūs įtaisai – maždaug centimetrais, o dydis, reikalingas praktiniam naudojimui, o ne mikrometrai.
Stabilios ląstelės: Šis itin plonas kuro elementų elektrolitas yra stabilizuotas metaliniu tinkleliu. Apatinė membrana matoma pro apvalias tinklelio skylutes, kurių kiekviena yra apie 100 mikrometrų skersmens.
Kietojo oksido kuro elementai, kuriuose galima naudoti įvairius degalus, įskaitant dyzeliną ar gamtines dujas, įneša deguonies iš oro, kad katodas būtų redukuojamas, o tada per kietojo oksido elektrolito membraną perduoda deguonies jonus į anodą. degalai oksiduojami, kad susidarytų elektronai, kurie ištraukiami iš prietaiso. Jų aukštą darbinę temperatūrą lemia tai, kad esant aukštesnei temperatūrai jonai greičiau juda per elektrolitą.
Jei elektrolitas yra labai plonas – vos kelių šimtų nanometrų storio – kietojo oksido kuro elementas gali veikti žemesnėje temperatūroje. Tokie elektrolitai gali maitinti labai mažus demonstracinius įrenginius, tačiau iki „SiEnergy“ ir „Ramanathan“ darbo niekas negalėjo pagaminti itin plonos kieto oksido membranos, pakankamai didelės praktiškiems prietaisams, sakoma. Haris Tuleris MIT medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius. Iššūkis buvo tas, kad plėvelės, būdamos tokios plonos, yra trapios ir lengvai plyšta apdorojant arba šildymo ir aušinimo ciklų metu, sako Tulleris. Kaitinant ir vėsinant, skirtingos medžiagos, iš kurių jos pagamintos, plečiasi ir traukiasi skirtingu greičiu, pažeisdamos gležną plėvelę. Mes ir kiti bandėme paremti plėveles viena ar keliomis struktūrinėmis atramomis, sako jis, bet nepavyko to padaryti tokiame dideliame plote.
Straipsnyje, paskelbtame žurnale Gamtos nanotechnologijos , mokslininkai aprašo elektrolito membranos, kuri yra stabilesnė tiek termiškai, tiek mechaniškai, gamybą. Jie prasidėjo nuo 100 nanometrų storio elektrolito membranos, sudarytos iš cirkonio ir itrio. Ant jo viršaus jie uždėjo atraminį metalinį tinklelį, kad išlaikytų membraną, kol ji buvo šildoma ir vėsinama, ir, kadangi tinklelis buvo pagamintas iš laidžios medžiagos, veiktų kaip anodas. Jie tai sujungė su tankiu, didelio našumo katodu, kurį anksčiau sukūrė Ramanathanas. Savo paskelbtame darbe „SiEnergy“ demonstravo kuro elementų matricas, kurių kiekviena yra maždaug penkių kvadratinių milimetrų. Ramanathanas sako, kad metodas gali būti padidintas iki centimetro masto plotų, reikalingų įrenginiams.
„SiEnergy“ generalinis direktorius Vincentas Chunas sako, kad tai tik pirmas demonstravimas, o bendrovė dabar stengiasi integruoti plonus kuro elementus į visas sistemas ir bandyti degalus. Chun tikisi, kad bendrovės kuro elementai sutaupys medžiagų sąnaudas, nes jie yra tokie ploni. Chun teigia, kad bendrovė planuoja pasiūlyti dyzelinių generatorių ir namų šildymo bei elektros energijos gamybos sistemų pakaitalus.