Cómo Promesas de la Nanotecnología De Reducir Grandemente el Costo de Fabricación de Pilas de Combustible

Grupo del Laboratorio de Investigación del Plasma, Universidad de Nacional Australiano, Australia de Profesor Rod Boswell, de la Carga, del Plasma de Espacio, de la Potencia y de la Propulsión
Autor Correspondiente: rod.boswell@anu.edu.au

Ha habido mucha charla en los media de la corriente principal con respecto a los vehículos movidos por motor de la pila de combustible como opción más verde y más limpia a los motores de gasolina durante los últimos años. Los obstáculos importantes a esta revolución son el costo de centrales eléctricas de la pila de combustible del hidrógeno. Una pila de combustible es un dispositivo que convierte el combustible, normalmente bajo la forma de gas tal como hidrógeno u oxígeno, en electricidad. Para los vehículos de camino, las células de la membrana del intercambio (PEM) de protón se consideran extensamente como la opción más prometedora.

Las pilas de combustible de la membrana (PEM) del intercambio de Protón proporcionan a densidad de poder más elevado y a las ventajas del peso inferior y del volumen comparados a otros tipos de pilas de combustible. En una célula del PEM, el hidrógeno y oxígeno-gas se introducen a los electrodos catalíticos en las caras opuestas de una membrana especial. Esta membrana especial es porosa a los protones pero no a los electrones. Los protones y los electrones son separados por la acción de un catalizador del platino en los electrodos. Los protones pueden difundir directamente a través de la membrana pero los electrones tienen que hacer su manera a través de un circuito externo de alcanzar la otra cara, proporcionando a la potencia para un motor eléctrico en el proceso.

Pila de Combustible de la Membrana del Intercambio de Protón. (Fuente: Departamento de la Energía)

Profesor Rod Boswell y el Plasma de Espacio, la Potencia y el Grupo de la Propulsión en ANU ha estado trabajando con plasmas durante muchos años e hizo recientemente interesado en la posibilidad usando tecnología de la deposición del plasma reducir dramáticamente el costo de hacer las pilas de combustible.

Profesor Boswell también comentó “Producción de células actuales confía con frecuencia en los escenarios químicos mojados que son sucios, ineficaces y consumen una gran cantidad de materiales costosos. Nuestro objetivo es desarrollar técnicas basadas plasma para crear las membranas y los electrodos catalíticos necesarios en pilas de combustible.”

Las pilas de combustible de la membrana del intercambio de Protón (PEM), también conocidas como pilas de combustible de la membrana del electrólito del polímero, entregan densidad de alta potencia y ofrecen las ventajas del peso y del volumen inferiores, comparadas con otras pilas de combustible. Las pilas de combustible del PEM operatorio en las temperaturas relativamente bajas, alrededor de 80°C (176°F). La operación A Baja Temperatura permite que comiencen rápidamente (menos tiempo de calentamiento) y los resultados en menos desgastan en componentes de sistema, dando por resultado una mejor durabilidad.

La manufactura de electrodos comienza con un substrato del papel carbón. Se elige el papel carbón porque es poroso a los combustibles gaseosos usados en las células finales y es también un conductor excelente de la electricidad. Esto se carga en el compartimiento del reactor del plasma y una capa muy fina de níquel se deposita en la superficie. Bajo condiciones apropiadas el níquel forma gotitas del nanoscale por todo la superficie del carbón.

El escenario siguiente es introducir el metano y el hidrógeno en el compartimiento del plasma. Muchas reacciones complejas siguen llevando a una situación muy asombrosamente adonde los complejos del carbón difunden a través de los gérmenes del níquel para formar complejos del multi-carbón abajo. Los protones altamente reactivos del hidrógeno en el compartimiento graban el ácido de distancia cualquier átomo de carbón que no se pegue fuertemente el uno al otro. El resultado práctico de esto es que las fibras nanas del carbón crecen debajo de las gotitas del níquel que las levantan del substrato mientras que extienden. El resultado es a alfombra-como la cubierta de los nanofibres del carbón en el papel.

Una Vez Que el bosque de nanofibres se ha creado el paso de progresión siguiente es chisporrotear la cubierta la superficie con platino. Profesor Boswell explica: “Durante el proceso del chisporroteo que las puntas del nanofibre consiguen grueso revestidas con platino con las gotitas que se convierten en un plumón posterior progresivamente más escaso la fibra. Es mucha como la nieve que cae en un bosque, mucho consigue depositada en las partes superiores del árbol que reduzca grandemente la cantidad en la conexión a tierra.”

La enorme ventaja de este electrodo de la nanotecnología es que su superficie extensa y enrarece microscópico la cubierta del platino reduce la cantidad de platino requerida al cerca de 15% de eso en un electrodo convencional del mismo pliego de condiciones de la potencia.

Para hacer la pila de combustible acabada, la membrana se intercala entre las caras melenudas de dos de las hojas catalíticas del electrodo del carbón y el ensamblaje entero es caliente prensado en una única hoja.

La nueva tecnología de la pila de combustible es materia emocionante y bien puede ser una parte fundamental de la transición para limpiar transporte. “Tiene que ser una aproximación holística para limpiar transporte. Si usted compra un cilindro del hidrógeno hoy, las ocasiones son él fueron hechas de los combustibles fósiles - sería mejor apenas quemar el combustible fósil directamente. Qué necesitamos son los vehículos de la pila de combustible que se ejecutan en el hidrógeno que a su vez es generado por electricidad limpia de solar o de hidráulico. Entonces estaríamos consiguiendo delante a” Profesor Boswell advertimos. En el momento que cuesta cerca de seis veces tanto a la corrida en el hidrógeno como la gasolina. Sin Embargo, con los costos de la gasolina continuando toma de altura y la posibilidad de economías de escala en la producción y la distribución del hidrógeno, puede no ser todo el mucho antes que el equilibrio económico desvíe.

Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Rod Boswell (Universidad de Nacional Australiano)

Date Added: Sep 16, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:42

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