Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
PCI
Strona główna Nowe technologie
Dodatkowy u góry
Labro na dole

Tańsze i bardziej wydajne ogniwa paliwowe

W celu zwiększenia efektywności kosztowej ogniw paliwowych z membraną do wymiany protonów (PEMFC) unijni naukowcy opracowali nową rodzinę katalizatorów cienkowarstwowych dzięki odkryciu mechanizmów działania katalizy pojedynczego atomu i wykorzystaniu jej zalet.

Ogniwa PEMFC wykorzystują kwasową membranę polimerową na bazie wody jako elektrolit wraz z elektrodami opartymi na platynie (Pt). Paliwo wodorowe jest przetwarzane na powierzchni katalizatora na bazie Pt na anodzie, gdzie elektrony są oddzielane od protonów. Protony przechodzą przez membranę przed dotarciem do katody ogniwa.

Po stronie katody elektroda wykonana z metalu szlachetnego łączy protony i elektrony z tlenem, po czym wytwarzana jest woda, która jest usuwana jako jedyny produkt odpadowy. Tlen może być wytwarzany w postaci oczyszczonej lub ekstrahowany na elektrodzie bezpośrednio z powietrza.

Celem finansowanego ze środków UE projektu CHIPCAT (Design of thin-film nanocatalysts for on-chip fuel cell technology) było znalezienie realnej alternatywy dla wykorzystania nanocząstek Pt. Jako metal szlachetny Pt zwiększa cenę wodorowych ogniw paliwowych — odpowiada bowiem za 50% kosztów produkcji.

W ramach trwającego trzy lata projektu naukowcy zbadali różne aspekty technologii osadzania fizycznego. Typowe procesy wytwarzania elektrod przemysłowych obejmują etapy przetwarzania na mokro, które są niezgodne z technologią urządzeń elektronicznych opartych na krzemie.

"Zaproponowano cienkowarstwowe katalizatory z tlenku ceru domieszkowanego platyną (Pt-CeOx), dla których wnioski patentowe złożono jeszcze przed rozpoczęciem projektu CHIPCAT, w celu maksymalnego zwiększenia wydajności platyny stosowanej w ogniwach paliwowych", wyjaśnia dr Daniel Mazur z Uniwersytetu Karola w Pradze, w Republice Czeskiej, badacz i sekretarz zarządzający projektu.

Nowe nanokatalizatory cienkowarstwowe zawierają atomy Pt, głównie w stanie jonowym, rozproszone w matrycy redukowalnego tlenku ceru. Krystality tlenku mają średnicę kilku nanometrów w celu zapewnienia, że większość atomów Pt będzie znajdować się na powierzchniach krystalitów i będzie katalitycznie aktywna.

"Musieliśmy przekonać siebie i innych, że ten związek działa zgodnie z założeniami. Następnie musieliśmy odkryć główne mechanizmy działania tych nanokatalizatorów, dzięki czemu mogliśmy je udoskonalić i znaleźć odpowiednie dodatki umożliwiające ich optymalne wykorzystanie", wyjaśnia dr Mazur.

Podkreśla on, że "osiągnięcie celów projektu wymagało przeprowadzenia szeregu doświadczeń na uproszczonych materiałach i wykonania zaawansowanych obliczeń modelowych".

Dr Mazur dodaje również, że "opublikowane wyniki wskazały ostatecznie, że nowe katalizatory mogą być stosowane dłużej niż konwencjonalne, ponieważ rozproszone atomy platyny praktycznie się nie zlepiają, dzięki czemu zachowują pierwotną wydajność tak długo, jak utrzymywane jest rusztowanie (materiał węglowy)".

Wyjaśnia również: "Dzięki zastosowaniu transmisyjnej mikroskopii elektronowej o wysokiej rozdzielczości byliśmy w stanie zwizualizować poszczególne atomy Pt osadzone w krystalitach tlenku ceru. Na ten dowód od dawna czekali inni naukowcy, których nie przekonywała nasza hipoteza dotycząca "atomowo rozproszonego" charakteru katalizatora.

Włożono również wiele wysiłku w budowę miniaturowych ogniw paliwowych odpowiednich do stosowania w zintegrowanym obwodzie urządzenia. Naukowcy zaprojektowali system oparty na procesorze, w którym wodór przepływa przez kanały mikrofluidyczne wyryte na płytce krzemowej procesora.

Jednak "ze względu na kształt, który różni się od struktury warstwowej konwencjonalnych ogniw PEMFC, tylko procesy zachodzące na krawędziach kanałów wpływają na wydajność mikroogniwa paliwowego. Zmniejsza to wydajność i ilość energii, którą można wytworzyć", mówi dr Mazur.

Zaproponowano kilka strategii obejścia tej poważnej bariery, takich jak osadzenie katalizatora na membranie zamiast na ścianach kanału.

Wyniki projektu CHIPCAT opisano w ponad 60 artykułach naukowych opublikowanych w prestiżowych czasopismach, w tym w Nature Communications and Nature Materials. Publikacje te dokumentują dogłębne zrozumienie procesów zachodzących w badanych materiałach, a także odegrały kluczową rolę w osiągnięciu końcowych wyników.

Poczyniono również pierwsze kroki w kierunku komercjalizacji nowej technologii katalizatorów cienkowarstwowych. "Uniwersytet Karola w Pradze, pełniący rolę koordynatora projektu, we współpracy z Grupą Jablotron założył spółkę spin-out pod kierownictwem prof. Vladimíra Matolína (właściciela wspomnianych wcześniej patentów)", mówi dr Mazur.

Firma LEANCAT s.r.o. oferuje już nanokatalizatory atomowe jako produkt. Jednocześnie wytwarza ona i sprzedaje stanowiska do testowania ogniw paliwowych, które zostały opracowane na Uniwersytecie Karola w ramach projektu CHIPCAT.

Źródło: www.cordis.europa.eu


Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Jazda na rolkach - Czy jest dobrym sportem? Polimer o właściwościach przeciwgrzybiczych Stypendia ministra nauki dla niemal 400 studentów Skuteczniejsze leczenie chorych na nowotwory krwi Tylko 36% transgranicznych wód podziemnych ma ochronę Technologia ultradźwiękowa w diagnostyce chorób Jazda na rolkach - Czy jest dobrym sportem? Polimer o właściwościach przeciwgrzybiczych Stypendia ministra nauki dla niemal 400 studentów Skuteczniejsze leczenie chorych na nowotwory krwi Tylko 36% transgranicznych wód podziemnych ma ochronę Technologia ultradźwiękowa w diagnostyce chorób Jazda na rolkach - Czy jest dobrym sportem? Polimer o właściwościach przeciwgrzybiczych Stypendia ministra nauki dla niemal 400 studentów Skuteczniejsze leczenie chorych na nowotwory krwi Tylko 36% transgranicznych wód podziemnych ma ochronę Technologia ultradźwiękowa w diagnostyce chorób

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Bioszkolenia Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje