211service.com
Veiksmingi etanolio kuro elementai
Nešiojami kuro elementai, maitinami tiesiogiai etanoliu, netrukus gali būti praktiški dėl naujo katalizatoriaus, kuris nutraukia stiprų ryšį tarp etanolio molekulių, išlaisvindamas elektronus ir generuodamas elektrą. Tokie kuro elementai galėtų pakeisti nešiojamųjų kompiuterių ir mobiliųjų telefonų baterijas ir galiausiai galėtų būti naudojami elektrinėms transporto priemonėms maitinti.
Nano galia: Alavo oksido nanodalelės (aukščiau) sudaro naujo etanolio kuro elementų katalizatoriaus pagrindą.
Etanolio kuro elementai gali būti daug efektyvesni nei įprasti etanoliu varomi varikliai. Jie taip pat galėtų būti praktiškesni nei vandenilio kuro elementai, nes etanolį lengviau laikyti ir transportuoti nei vandenilį. Tačiau mokslininkams nepavyko sukurti gero etanolio oksidavimo katalizatoriaus, kad tokie kuro elementai būtų įmanomi.
Ankstesni katalizatoriai etanolį paversdavo acto rūgštimi ir acetaldehidu – procesas, kurio metu vienoje etanolio molekulėje išskiriama tik pora elektronų, todėl susidaro mažos srovės. Toliau skaidant etanolio molekules, kad susidarytų anglies dioksidas, išsiskirtų daug daugiau elektronų (iš viso 12 kiekvienoje etanolio molekulėje) ir susidarytų didesnės srovės, tačiau tam reikia nutraukti tvirtą ryšį tarp dviejų anglies atomų. Norėdami nutraukti šį ryšį, mokslininkai turėjo naudoti aukštą įtampą, todėl procesas tapo neefektyvus: beveik visa įtampa, susidaranti oksiduojant etanolį, buvo naudojama reakcijai palaikyti, todėl grynoji galia sumažėjo iki srovelės, sako Manos Mavrikakis, chemijos ir chemijos mokslų profesorius. biologinė inžinerija Viskonsino-Madisono universitete.
Naujasis katalizatorius, kurį sukūrė Brukhaveno nacionalinės laboratorijos tyrėjai, nutraukia anglies ryšius be aukštos įtampos, efektyviai išskirdamas pakankamai elektronų, kad būtų sukurta 100 kartų didesnė elektros srovė, nei gaminama naudojant kitus katalizatorius. Kitas žingsnis yra katalizatoriaus įtraukimas į kuro elementą, kad jo veikimą būtų galima palyginti su kitų kuro elementų katalizatoriais, sako Brianas Pivovaras, Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos mokslininkas Golden, CO, kuris nebuvo dalyvauja tyrime.
Pradiniuose bandymuose ne kuro elemente katalizatorius efektyviai gamino 7,5 miliampero sroves kvadratiniame centimetre. Radoslavas Adžičius , vyresnysis Brukhaveno nacionalinės laboratorijos chemikas, vadovavęs darbui, sako, kad yra beveik įsitikinęs, kad katalizatorius, įmontuotas į kuro elementą, sukurs šimtų miliamperų kvadratiniame centimetre elektros srovę. Pivovaras sako, kad toks įvertinimas atrodo pagrįstas. Dėl tokio srovės lygio, padauginus iš numatomos elemento generuojamos įtampos, etanolio kuro elementai būtų tokio paties diapazono kaip ir metanoliu varomi kuro elementai, pagamintų pakankamai galios nešiojamai elektronikai. Etanolis yra geresnis už metanolį keliais būdais: jis sukaupia daugiau energijos, yra mažiau toksiškas ir lengviau gaminamas iš atsinaujinančių šaltinių. Norint varyti transporto priemones ir konkuruoti su vandenilio kuro elementų našumu, reikėtų patobulinti katalizatorių ir kuro elementus. Srovės turėtų būti gerokai didesnės nei 1000 miliamperų kvadratiniame centimetre, sakoma Andy Silkė , chemijos inžinerijos profesorius Kolorado kasyklų mokykloje, Golden, CO.
Norėdami pagaminti katalizatorių, Adzicas ant alavo oksido nanodalelių nusodino mažas platinos ir rodžio grupes. Ankstesniuose tyrimuose buvo įrodyta, kad rodis nutraukia ryšius tarp anglies atomų, tačiau tik tada, kai išgaruoja aukštoje temperatūroje itin aukštame vakuume. Rodžio ir alavo oksido derinys leido nutraukti šias jungtis kaip kietą medžiagą ir esant santykinai žemai temperatūrai, reikalinga nešiojamiesiems kuro elementams. Platina atlieka pagrindinį vaidmenį gaminant protonus ir elektronus iš vandenilio atomų etanolyje.
Išlieka didelių iššūkių, kol katalizatorius gali būti parduodamas etanolio kuro elementuose. Be to, kad susiduria su iššūkiais, susijusiais su jo įtraukimu į kuro elementus ir jų inžineriją, kad būtų galima efektyviai gaminti elektrą esant didelėms srovėms, tyrėjai turės rasti būdų, kaip sumažinti išlaidas. Rodis yra brangiausias taurusis metalas – jis net brangesnis už platiną, todėl jį arba reikės pakeisti kitu elementu, arba reikia sukurti metodus, kaip sumažinti reikalingo rodžio kiekį.
Vis dėlto naujasis katalizatorius yra reikšmingas patobulinimas, palyginti su ankstesniais bandymais. Anglies ir anglies jungties nutraukimas žemoje temperatūroje yra labai sunki problema, sako Herring. Tai, kad [Adzic] nutraukia šį ryšį, yra gana jaudinantis. Tačiau jis priduria, kad tai tik vienas žingsnis link šios svajonės apie tiesioginį etanolio kuro elementą.