Üzemanyagcella membránok és anyagok
Fenntartható, megújuló energiaforrásként az üzemanyagcellák a hidrogénben gazdag üzemanyagforrás és az oxigén közötti fordított elektrolízisreakcióval termelnek elektromos energiát. Az üzemanyagcellák a hagyományos belső égésű motorokhoz képest nagyobb hatásfokkal és alacsonyabb kibocsátással működnek, és gyakran csak hő és víz keletkezik hulladékként. Ez a tiszta és hatékony villamosenergia-forrás növelhető erőművi alkalmazásokhoz vagy csökkenthető közlekedési vagy hordozható energiaforrásokhoz. A jelenlegi kutatás az üzemanyagcella-technológia teljesítményének és tartósságának javítására összpontosít, miközben csökkenti a költségeket, például ioncserélő membránelektrolitok kifejlesztésével és membránelektróda-szerelvények javításával.
Az üzemanyagcella- és membránanyagaink kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, például nagy protonvezetőképességgel, nagy kémiai és termikus stabilitással és alacsony gázáteresztő képességgel az üzemanyagcella-alkatrészek számára. Platinát és platinaötvözeteket, adalékolt platina katalizátorokat és alternatív platina leválasztó anyagokat kínálunk az üzemanyagcella katalizátorok magas aktiválhatósága érdekében.
Termékek
Szilárd-oxidos üzemanyagcellák (SOFC)
A szilárd-oxidos üzemanyagcellák szilárd-oxidos elektrolitot használnak a negatív oxigénionok vezetésére az üzemanyagcella katódjáról az anódra. Szilárd oxid anyagaink közé tartoznak az ittrium-stabilizált cirkónium-dioxid (YSZ), a lantán-sztroncium-manganit (LSM), a gadolíniummal adalékolt kerámia (GDC) és más, kifejezetten a SOFC alkalmazások tartósságának és teljesítményének javítására tervezett kerámiaanyagok.
Protoncserélő membrános (PEM) üzemanyagcellák
A protoncserélő membrános (PEM) üzemanyagcellák, más néven polimerelektrolit-membrános üzemanyagcellák, amelyek viszonylag alacsony hőmérsékleten (~ 80 °C) működnek. A PEM üzemanyagcellákban egy polimer membrán vezeti a protonokat az anódtól a katódig, miközben blokkolja az elektronokat, és vízelektrolízis segítségével energiát termel.
Tüzelőanyagcella-összetevők
Az üzemanyagcellás készülékek gyakran több üzemanyagcellából állnak, amelyeket sorba kapcsolnak, hogy egy köteget alkossanak, ami növeli a termelt villamos energia összmennyiségét. Minden egyes üzemanyagcella három fő alkotóelemet tartalmaz: két elektródát (anód és katód) és egy vezető elektrolitot. A PEM-üzemanyagcellák esetében minden elektróda egy porózus, nagy felületű anyagból áll, amelyet elektrokatalizátorral, jellemzően platinával vagy platinaötvözettel impregnáltak. Az elektrolit anyaga egy polimer membrán, és ionvezetőként szolgál.
A tiszta H2-val működő üzemanyagcellák esetében a hidrogéngáz az anódon protonokra és elektronokra bomlik. A protonokat az elektrolitmembránon keresztül vezetik, az elektronok pedig a membrán körül áramlanak, elektromos áramot generálva. A töltött ionok (H+ és e-) a katódnál egyesülnek az oxigénnel, így víz és hő keletkezik.
Tüzelőanyagcella katalizátorok
A platina nagy aktivitást mutat a hidrogén oxidációjában, és továbbra is gyakran használt elektrokatalizátor anyag. Az üzemanyagcella-kutatás egyik fő területe a platina-tartalom csökkentése a cella teljesítményének egyidejű csökkenése nélkül, ami az eszköz költséghatékonyságának általános növekedését eredményezi. Ez vezetőképes szénre hordozott platina nanorészecskékből előállított mesterséges katalizátorok alkalmazásával érhető el (738581<738581, 738549;738549/a>, és 738557). Ezen anyagok előnye a nagymértékben diszpergált nanorészecskék, a nagy elektrokatalitikus felület (ESA) és a részecskék minimális növekedése magas hőmérsékleten, még nagyobb Pt-töltés mellett is.
A Pt-tartalmú ötvözetek hasznosak speciális üzemanyagforrásokkal, például metanollal vagy reformáttal (H2, CO2, CO és N2) működő eszközökben. Pt/Ru ötvözetek például a tiszta Pt elektrokatalizátorokhoz képest megnövekedett teljesítményt mutattak a metanol oxidáció és a szén-monoxid mérgezés tekintetében. Pt3Co egy másik érdekes katalizátor (különösen a PEMFC katódok esetében), és fokozott teljesítményt mutatott az oxigén redukciós reakcióban, valamint nagy stabilitást. Vulcan® XC72 egy mezopórusos korom, amelyet katalizátortartóként használnak. Nagy fajlagos felülete és kiváló elektromos vezetőképessége segít a PEMFC teljesítményének javításában és a katalízisben a katalizátor nanorészecskék méretének szabályozásában.
Tüzelőanyag-cella membránok
Az üzemanyagcella elektrolit kiválasztásakor több kulcsfontosságú követelményt is figyelembe kell venni. A kívánatos tulajdonságok közé tartozik a nagy protonvezetőképesség, a nagy kémiai és termikus stabilitás és az alacsony gázáteresztő képesség. Aquivion® D79-25BS egy perfluorszulfonsav (PFSA) ionomer-diszperzió, amelyet PEM szeparátor membránok gyártásához és heterogén katalizátorok összetevőjeként használnak. Aquivion® D79-25BS nagyon magas koncentrációban tartalmaz funkciós csoportokat az erős proton (vagy Na+, K+, Li+ stb.) vezetőképességhez, magas lágyulási pontot mutat a magas hőmérsékletű működéshez jóval 80 ºC felett, és erős vízvisszatartást mutat az üzemanyagcella jobb működése érdekében alacsony páratartalmú körülmények között az ezt a diszperziós anyagot használó membránok vagy katalizátor tinták esetében.
Kapcsolódó források
- Article: Materials for Thin Film Solid Oxide Fuel Cells (TF-SOFCs)
A vékonyrétegű szilárdoxid-üzemanyagcellák műszaki előnyöket kínálnak; az elektrolit vékonyrétegek TF-SOFC leválasztási módszereinek áttekintése.
- Article: Advances in Materials for Solid Oxide Fuel Cells
As with all types of fuel cells, a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) is capable of efficiently transforming chemical energy into electrical energy.
- Article: Perfluorosulfonic Acid Membranes for Fuel Cell and Electrolyser Applications
Az elektrokémiai vízátalakítás és a PEMFC degradáció megértése terén elért előrelépések a hidrogéntechnológiák fejlődését segítik elő.
Az olvasás folytatásához jelentkezzen be vagy hozzon létre egy felhasználói fiókot.
Még nem rendelkezik fiókkal?Ügyfeleink kényelme érdekében ezt az oldalt géppel fordítottuk le. Törekedtünk arra, hogy ez a fordítás pontos legyen. A gépi fordítás azonban nem tökéletes. Ha nem elégedett a gépi fordítással, kérjük, tekintse meg az angol nyelvű változatot.