Автомобиль будущего с новым водородным топливным элементом станет легче и дешевле
Ваш будущий автомобиль, который испускает только воду через свою хвостовую трубу, вполне реален.
Ученые обнаружили, что для необходимой реакции в водородных топливных элементах может быть использован более дешевый металл.
В настоящее время в качестве катализатора для стимулирования реакции используют платину, которая превращает химическую энергию водорода в электричество. Но, как считают исследователи из Калифорнийского университета, Риверсайд (UCR) и Стэнфордского университета, платина дорогая.
Новый материал, разработанный учеными в UCR и Stanford, может ее заменить, включив в себя другие металлы, такие как кобальт, который в 100 раз дешевле платины.
«Основным драйвером здесь является замена этой невероятно дорогостоящей платины гораздо более дешевым металлом (например, кобальтом, никелем или железом), который не только встроен в графитовый уголь, но и интегрирован с углеродной структурой, поэтому обеспечивает более быструю реакцию», — отмечает Дэвид Кисайл, профессор химической и экологической инженерии UCR и автор исследования.
Ученые использовали процесс, называемый электроспиннированием, для слива ионов из этих более дешевых металлов с графитовым углеродом с целью создания пористого тонколистового материала.
Этот новый материал может быть применен к водородным топливным элементам, которые функционируют в результате реакции, вызванной металлом. Реакция приводит к тому, что молекулы водорода разделяются на протоны и электроны. Электроны генерируют электричество, а остальные положительно заряженные ионы водорода или протоны соединяются вместе с кислородом для создания воды.
В новом материале также рассматривается проблема снижения веса автомобилей. Новый материал настолько тонкий, что он может быть встроен в конструкцию автомобиля, например, в капот или раму. Таким образом, материал выполняет две функции: помощь конструкции автомобиля и его питание.
«Мы хотим заменить некоторые панели кузова автомобиля композитом, который мог бы выполнять функцию топливного элемента», — сказал Кисайл. — «Цель состоит в том, чтобы уменьшить вес автомобиля, одновременно позволяя ему функционировать».
Имея материал, который может выполнять «двойную функцию», считают исследователи, можно уменьшить вес автомобиля и повысить его эффективность.
Новый материал был подробно описан в исследовании, опубликованном в журнале Small. Более того, данные выводы применимы как к водородным топливным элементам, так и к металлическим воздушным батареям.
«Металлические воздушные батареи — еще одна перспективная технология, которая использует металл и кислород для создания электричества. Эти типы батарей также обладают невероятным потенциалом с точки зрения высокой плотности энергии … так что благодаря этому вы можете очень быстро ездить», — рассказывает Кисайл.
Что касается коммерциализации, Кисайл сказал, что надлежащее финансирование исследований он возьмет на себя.