Neue Kohlenwasserstoff-Brennstoffzellen mit hoher Effizienz und niedrigen Kosten

Gesund grillen | Bratwurst-Check | Strom aus der Kläranlage - Gut zu wissen - 16.6.18 (Juli 2019).

Anonim

Südkoreas Nationales Institut für Wissenschaft und Technologie in Ulsan hat neue kostengünstige Kohlenwasserstoff-Brennstoffzellen mit hohem Wirkungsgrad eingeführt.

Die Kommerzialisierung der "Erdgasbrennstoffzelle" ist endlich in den Vordergrund getreten, dank der jüngsten Entwicklung von Elektrodenmaterialien, die die Langzeitstabilität von Kohlenwasserstoffbrennstoffen aufrechterhalten. Der Vorteil der Verwendung dieses Materials beinhaltet, dass es internes Übergangsmetall als weiteren Katalysator in einem Brennstoffzellenbetriebszustand verwendet.

Dieser Durchbruch kommt von einer Forschung, die Professor Guntae Kim von Energy and Chemical Engineering am UNIST in Zusammenarbeit mit Professor Jeeyoung Shin von der Sookmyoung Women's Universität, Professor Jeong Woo Han von der Universität Seoul, Professor Young-Wan Ju von der Wonkwang Universität und Professor durchgeführt hat Hu Young Jeong von UNIST. Ihre Ergebnisse, online veröffentlicht in der Juni-Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications, haben sich als vielversprechender Kandidat für die nächste Generation von direkten Kohlenwasserstoff-Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs) herausgestellt.

Eine Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) ist eine elektrochemische Umwandlungsvorrichtung, die Elektrizität durch Oxidieren eines Brennstoffs erzeugt. Die SOFC unterliegt immer noch einer ziemlich intensiven Entwicklung aufgrund ihrer unver- wechselbaren Wettbewerbsvorteile wie langfristige Stabilität, hohe Brennstoffflexibilität, niedrige Emissionen sowie relativ niedrige Kosten. SOFCs sind eine mögliche nächste Generation von Brennstoffzellen, da sie in der Lage sind, den Wirkungsgrad bei Verwendung der Abwärme um mehr als 90% zu erhöhen. Die erfolgreiche Kommerzialisierung von SOFCs wurde jedoch wegen seiner hohen Produktionskosten verzögert, die hauptsächlich mit der Entwicklung von Elektrodenmaterialien in Kohlenwasserstoffbrennstoffzellen verbunden sind.

Professor Kim hat das Problem der Wasserstoffgewinnung gelöst, indem er ein neues Anodenmaterial (Katalysator) entwickelt hat, das direkt Kohlenwasserstoffe, sogenannte Erdgasflüssigkeiten (LGLs) und LPG, als Brennstoff für SOFC verwenden kann. Mit diesem neu entwickelten Katakyst kann SOFC die Brennstoffzelle betreiben, ohne den Kohlenwasserstoff extern in Wasserstoff umzuwandeln.

In der Studie hat das Forscherteam vorgeschlagen, dass Übergangsmetalle aus dem neuen Anodenmaterial in reduzierender Atmosphäre gelöst werden. Im Allgemeinen wirken die Übergangsmetalle als Brennstoffoxidationskatalysator in SOFC. Sie berichteten auch, dass die gelösten Co- und Ni-Nanopartikel auf der Oberfläche des geschichteten Perowskits eine gute Stabilität ohne nennenswerten Abbau zeigen. Darüber hinaus weist die einzelne Zelle 1, 2 W / ㎠ in H2 bei 800 ° C auf, was anzeigt, dass die Leistung doppelt so hoch ist wie die des herkömmlichen Elektrodenmaterials (0, 6 W / ㎠).

"Obwohl die vorhandenen Anodenmaterialien aufgrund ihrer langfristigen Instabilität und ihres komplexen Herstellungsprozesses eine gute Ausgangsleistung aufwiesen, konnten sie nicht zuverlässig betrieben werden, wenn Kohlenwasserstoffe direkt als Brennstoff verwendet wurden", sagt Professor Kim, der korrespondierende Autor des Artikels. "Das neue Anodenmaterial reduziert den Herstellungsprozess und erhält eine gute Stabilität, was die Kommerzialisierung der SOFC beschleunigen dürfte."

Dem Forschungsteam zufolge liefern ihre Ergebnisse einen Schlüssel zum Verständnis der Entfestigungstrends bei Übergangsmetallen (Mn, Co, Ni und Fe), die Perowskite enthalten, und entwerfen hochkatalysierte Perowskitoxide für die Reformierung und Elektrooxidation von Brennstoff.

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