Это слишком мало для новой разработки другой энергии для работы. Также должно быть достаточно дешево соперничать с классическим ископаемым горючим. Это было высоким препятствием для устройств, названных жёсткими окисными топливными элементами (SOFCs), преобразовывающие горючее — такое как водород и метан — конкретно к электричеству, не жгущий их. Но сейчас исследователи информируют, что они придумали новый рецепт чтобы сделать главные компоненты в одном типе SOFC более дешево, что имел возможность быстро понизить его неспециализированную цена.
“Это – отличная технологическая демонстрация”, говорит Соссина Хейли, эксперт и материаловед по топливному элементу в Северо-Западном университете в Эванстоне, Иллинойс, кто не был вовлечен в работу. “Я пологаю, что это планирует генерировать довольно много беспокойства”.Топливный элемент трудится во многом как батарея. В нем два электрода отделены проводящим нагрузку электролитом. При SOFCs электролит складывается из жёсткой керамической мембраны.
В обычной установке атмосфера питается отрицательно заряженный электрод либо катод, где кислородные молекулы берут дополнительные электроны. Эти кислородные ионы тогда путешествуют через мембрану к положительно заряженному аноду. В том месте, они реагируют с молекулами в горючем, генерируя воду, электричество и двуокись углерода. Электричество питается через схему, где оно приводит отечественные устройства в воздействие, и потом возвращено к аноду.
Так долгое горючее, как подается, SOFC, качает электричество.SOFCs имеют кое-какие многообещающие производительности. Устройства делают электричество в эффективности, которая может соответствовать большой основанной на природном газе электростанции.
Но в то время как электростанция огромна и стоит сотен миллионов долларов для постройки, SOFCs возможно сделан быть любым размером. Это делает их привлекательными как источники резервного питания для заводов и больниц-изготовителей, и вдобавок для производства распределенных энергосистем не связанный с сеткой.Но SOFCs также имеют собственные недочёты.
В стандартном, проводящем кислород SOFCs мембрана сделана из керамической названной yttria-устойчивой двуокиси циркония либо YSZ, и клетки трудятся самый действенно в 800°C к 1000°C. Это указывает, что они должны быть сделаны посредством жаростойких материалов, что делает их через чур дорогими для большинства заявлений.
Сейчас исследователи начали изучить другие мембраны, сделанные из керамики, названной лакируемыми иттрием бариевыми цирконатами (BZY). Эти устройства работа лучше всего над преобразованием водородного газа и кислорода к электричеству и воде, а также действующий при более низких температурах около 600°C. В отличие от стандартного SOFCs мембраны BZY разрешают поток не отрицательно заряженных кислородных ионов к аноду, но положительно наполнили водородные ионы, противоположный путь, к катоду.
Но они ни при каких обстоятельствах не соответствовали выходной мощности кислорода, проводящего SOFCs.Сейчас, Райан О’Хэр, материаловед из Горной школы Колорадо Золотого цвета, и его коллеги отыскал метод повысить энергию от топливных элементов BZY. Исследователи подозревали, что одна неприятность с мембранами BZY была в методе, которым они были сделаны. Смешивание разных керамических компонентов, в большинстве случаев, требует нагревания их к температурам так же высоко как 1700°C.
Но при той экстремальной температуре, барий испаряется в газ, делающий его тяжелее для смешивания его однородно везде по керамике. О’Хэр и его коллеги не так давно помогли новости другую схему смешивания, названную твердотельным реактивным спеканием, понижающим смешивающуюся температуру. И сейчас они нашли, что, додавая незначительные количества того, что О’Хэр именует “чудесной пылью эльфа” — практически оксид никеля и оксид меди — к их керамической смеси разрешают им уменьшить температуру до 1450°C ниже порога, где барий испаряется. Это, со своей стороны, стало причиной более однородным смесям BZY и улучшило производительность их устройств.
Изменение практически удвоило выходную мощность, произведенную единственным водородным SOFC, исследователи информируют в текущей проблеме Науки. Не только, что, но и новые клетки также соответствовал выводу кислородных клеток проведения иона.
К тому же, новые клетки BZY трудятся лучше всего в примерно 500°C, приятная точечная температура, являвшаяся целью индустрии топливного элемента.О’Хэр и Хейли предостерегают, что новая трансгрессия не коренным образом поменяет промышленность SOFC скоро.
К настоящему времени несколько О’Хэра произвела легко отдельные клетки. Коммерческие устройства, в отличие от этого, трудятся методом проводки многих таких устройств совместно в то, что известно как топливный элемент «стек», создающий больше энергии.
В случае если будущий основанный на BZY SOFC ставит друг на друга работу, и вдобавок отдельные устройства, то это имело возможность наконец произвести переломный момент, что искала промышленность топливного элемента.