Продвижение зеленой энергетики: прорыв в технологии водородных топливных элементов

к Хенрик Андерсен
5 Комментарии
hydrogen fuel cell breakthrough

Был достигнут значительный прогресс в технологии водородных топливных элементов, что привело к значительному снижению затрат. Это достижение, ставшее результатом совместных исследовательских усилий, предполагает замену платины серебром в катализаторах, открывая путь к более доступным и эффективным решениям для хранения экологически чистой энергии.

Поскольку мир все чаще обращается к возобновляемым источникам энергии, ключевым препятствием является эффективное хранение энергии в периоды, когда возобновляемые источники, такие как солнце и ветер, недоступны.

Водородный топливный элемент, главное решение в этом отношении, получил существенное развитие. Это стало возможным благодаря новаторским исследованиям Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики, Стэнфордского университета и Исследовательского института Toyota (TRI). Позднее это исследование было применено на практике благодаря сотрудничеству Стэнфорда и Израильского технологического института Технион.

Микаэла Берк Стивенс, научный сотрудник SLAC и совместного Центра исследований интерфейсов и катализа SUNCAT Стэнфордского университета и старший автор исследования, подчеркнула потенциал водородных топливных элементов в хранении и преобразовании энергии, используя водород в качестве альтернативы традиционным видам топлива, таким как бензин. Однако она отметила высокие эксплуатационные расходы на топливные элементы.

Проблема расходов на топливные элементы

Берк Стивенс отметил, что высокая стоимость во многом обусловлена использованием в катализаторе дорогих металлов платиновой группы (МПГ), которые необходимы для химической реакции в топливных элементах. Это побудило ее команду искать пути снижения затрат путем замены части МПГ более доступной альтернативой — серебром. Однако изменение фундаментальной химии топливных элементов представляет собой серьезную проблему, поскольку катализаторы, работающие в лабораторных условиях, часто терпят неудачу в практическом применении.

Этой исследовательской группе удалось сбалансировать затраты, частично заменив МПГ серебром. Прорыв произошел в упрощении процесса нанесения катализатора на электроды ячейки, о чем свидетельствует тонкая серебряно-палладиевая пленка на пористом углеродном электроде.

Традиционные методы включают смешивание катализатора с жидкостью и нанесение его на сетчатый электрод, что часто приводит к противоречивым результатам в разных лабораторных условиях. Чтобы преодолеть эту проблему, команда SLAC использовала вакуумную камеру для более контролируемого нанесения катализатора на электроды. Том Джарамилло, директор SUNCAT, подчеркнул воспроизводимость этого метода.

Совместные исследования и их практические последствия

Чтобы гарантировать применимость метода к полномасштабным топливным элементам, команда сотрудничала с экспертами из Техниона, которые проверили метод на практике. Партнерство, инициированное аспирантом Стэнфордского университета Хосе Самора Зеледоном с Дарио Декелем из Техниона и аспирантом Джоном Дуглином, успешно продемонстрировало, что замена дорогостоящих МПГ серебром в катализаторах может привести к созданию столь же эффективных, но более доступных топливных элементов. Это открывает возможности для дальнейших амбициозных исследований в области разработки катализаторов.

Джарамилло и Декель выразили энтузиазм по поводу потенциального влияния этого партнерства как на академические исследования, так и на практическое применение в промышленности топливных элементов. Джарамилло подчеркнул важность снижения затрат для более широкого внедрения топливных элементов в таких приложениях, как тяжелый транспорт и хранение экологически чистой энергии.

Это исследование, опубликованное в журнале Nature Energy 9 ноября 2023 года, было частично профинансировано Научным отделом Министерства энергетики через Центр изучения интерфейсов и катализа SUNCAT, совместный институт SLAC и Стэнфорда, а также Исследовательский институт Toyota.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о прорыве в области водородных топливных элементов

Каков недавний прорыв в технологии водородных топливных элементов?

Недавний прорыв в технологии водородных топливных элементов предполагает использование серебра вместо платины в катализаторах, что значительно снижает стоимость и повышает осуществимость решений по хранению экологически чистой энергии.

Как этот прорыв повлияет на стоимость водородных топливных элементов?

Заменив в катализаторе дорогие металлы платиновой группы (МПГ) серебром, стоимость водородных топливных элементов существенно снижается, что делает их более доступным вариантом хранения и преобразования энергии.

Какие учреждения участвовали в исследованиях водородных топливных элементов?

В исследовании приняли участие Национальная ускорительная лаборатория SLAC Министерства энергетики, Стэнфордский университет, Научно-исследовательский институт Toyota (TRI) и Израильский технологический институт Технион.

Какова основная проблема в разработке водородных топливных элементов?

Основная задача при разработке водородных топливных элементов — найти эффективный и экономически выгодный способ хранения энергии, особенно в периоды, когда возобновляемые источники, такие как солнце и ветер, недоступны.

Какую пользу новый состав катализатора приносит водородным топливным элементам?

Новый состав катализатора, включающий серебро, предлагает более экономичную альтернативу традиционным катализаторам на основе платины, делая водородные топливные элементы более жизнеспособным вариантом для широкого использования в хранении и преобразовании энергии.

Каковы будущие последствия этого исследования водородных топливных элементов?

Этот прорыв открывает путь для дальнейших исследований в области экономически эффективных и эффективных катализаторов, что потенциально приведет к более широкому внедрению водородных топливных элементов в таких областях, как тяжелый транспорт и хранение экологически чистой энергии.

Подробнее о прорыве в области водородных топливных элементов

Вам также может понравиться

5 Комментарии

Том Джонсон 1ТП2Т - 1ТП3Т

Так они заменили платину серебром? это интересно… но как это повлияет на долговечность топливных элементов?

Отвечать
Джейн Смит 1ТП2Т - 1ТП3Т

вау, это огромная новость для зеленой энергетики! наконец-то появился реальный прогресс в том, чтобы сделать его доступным.

Отвечать
Сара Гомес 1ТП2Т - 1ТП3Т

читайте об этом в Nature Energy, действительно подробное исследование. Показывает, какой потенциал есть у технологий возобновляемой энергетики!

Отвечать
Эмили Кларк 1ТП2Т - 1ТП3Т

Приятно видеть, что такие громкие имена, как Стэнфорд и Тойота, поддерживают это, а это значит, что это не просто какой-то мелкомасштабный эксперимент.

Отвечать
Марк Ли 1ТП2Т - 1ТП3Т

Мне любопытно, как это влияет на общую эффективность топливного элемента? Дело только в стоимости или есть и другие преимущества?

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский