211service.com
Šaunus kuro elementas
Naujasis Ispanijos mokslininkų pagamintas kietojo oksido kuro elementų elektrolitas veikia šimtais laipsnių žemesnėje temperatūroje nei įprasti elektrolitai, todėl tokie kuro elementai gali tapti praktiškesni.
Laidieji kristalai: Skenuojančio elektroninio mikroskopo vaizdas rodo naujos kietojo oksido kuro elementams skirtos elektrolito medžiagos kristalinę struktūrą, kuri gerai veikia kambario temperatūroje.
Jacobo Santamaria Madrido Universidad Complutense de Madrid (Ispanija) taikomosios fizikos skyriaus darbuotojas ir jo kolegos modifikavo itriu stabilizuotą cirkonio oksido elektrolitą, įprastą elektrolito tipą kietojo oksido kuro elementuose, kad jis veiktų kiek aukštesnėje nei kambario temperatūroje. . Paprastai tokiems elektrolitams reikalinga aukštesnė nei 700 °C temperatūra. Kartu su kuro elementų elektrodų patobulinimais tai gali sumažinti temperatūrą, kurioje šie kuro elementai veikia.
Kietojo oksido kuro elementai yra perspektyvūs naujos kartos elektrinėms, nes jie yra efektyvesni nei įprasti generatoriai, pavyzdžiui, garo turbinos, ir gali naudoti didesnį kuro įvairovę nei kiti kuro elementai. Jie gali gaminti elektros energiją naudodami benziną, dyzeliną, gamtines dujas ir vandenilį, be kitų degalų. Tačiau efektyviam darbui reikalinga aukšta temperatūra brangina kietojo oksido kuro elementus ir riboja jų naudojimą. Žemos temperatūros elektrolitas, apie kurį pranešė ispanų mokslininkai, gali būti didžiulis kietojo oksido kuro elementų patobulinimas, sakoma. Erikas Wachsmanas , Floridos universiteto tvarios energijos instituto direktorius.
Kietojo oksido kuro elemente deguonis tiekiamas į vieną elektrodą, o kuras – į kitą. Elektrolitas leidžia deguonies jonams migruoti iš vieno elektrodo į kitą, kur jie susijungia su kuru; Paprasčiausiu atveju, kai vandenilis yra kuras, tai gamina vandenį ir išskiria elektronus. Elektrolitas neleidžia elektronams grįžti tiesiai į kuro elemento deguonies pusę, verčiant juos keliauti per išorinę grandinę ir generuoti elektros energiją. Šiuo žiediniu keliu jie galiausiai patenka į deguonies elektrodą, kur susijungia su deguonies dujomis, sudarydami deguonies jonus, pratęsdami ciklą.
Elektrolitas, kuris yra kieta medžiaga, paprastai praleidžia jonus tik esant aukštai temperatūrai. Santamaria, remdamasi ankstesniais kitų tyrėjų darbais, nustatė, kad joninis laidumas žemoje temperatūroje gali būti labai pagerintas, sujungus standartinių elektrolitų medžiagų sluoksnius su 10 nanometrų storio stroncio titanato sluoksniais. Jis nustatė, kad dėl medžiagų kristalų struktūrų skirtumų, ten, kur susitinka šios dvi medžiagos, susidaro daug laisvų deguonies vietų – medžiagų kristalinėse struktūrose, kuriose paprastai būtų deguonies atomas. Šios laisvos vietos sudaro kelius, leidžiančius deguonies jonams judėti per medžiagą, todėl medžiagų laidumas kambario temperatūroje padidėja 100 mln.
Medžiaga vis dar nėra įtraukta į komercinius kuro elementus. Viena vertus, dėl didelio jonų laidumo pagerėjimo reikės tolesnio patikrinimo, sako Wachsmanas, ypač atsižvelgiant į tai, kad sunku išmatuoti ypač plonų medžiagų veikimą. Antra, dėl pagerinto laidumo krypties – išilgai medžiagos plokštumos, o ne statmenai jai – reikės pertvarkyti šiuolaikinius kuro elementus. Be to, dabar kuro elementų temperatūrą ribojantis veiksnys yra elektrodų medžiagos. Prieš pradedant naudoti kambario temperatūros kietojo oksido kuro elementus, juos taip pat reikės patobulinti.
Tačiau jei pirminiai rezultatai bus patvirtinti būsimais tyrimais, naujos medžiagos bus didelė pažanga. Ivanas Šuleris Kalifornijos universiteto San Diege fizikos profesorius teigia, kad tai yra esminis elektrolitų veikimo pokytis. Jis priduria: „Tai tikrai paskatins kitus atlikti daug naujų darbų.