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Comment Promesses de Nanotechnologie De Réduire Grand le Coût de Fabrication des Cellules à Combustible

Groupe de Professeur Rod Boswell, de Tête, de Plasma d'Espace, d'Alimentation Électrique et de Propulsion du Laboratoire de Recherche de Plasma, Université Nationale Australienne, Australie
Auteur Correspondant : rod.boswell@anu.edu.au

Il y a eu beaucoup d'entretien dans les medias de courant principal concernant les véhicules actionnés de cellule à combustible comme alternative plus verte et plus propre aux engines d'essence au cours de ces dernières années. Les obstacles majeurs à ce tour est le coût de centrales de cellule à combustible d'hydrogène. Une cellule à combustible est un dispositif qui convertit l'essence, normalement sous forme de gaz tel que l'hydrogène ou l'oxygène, en électricité. Pour les véhicules routiers, des cellules de membrane d'échange (PEM) de proton sont largement vues comme option la plus prometteuse.

Les cellules à combustible de membrane (PEM) d'échange de Proton fournissent la densité de haute énergie et les avantages du grammage faible et du volume comparés à d'autres types de cellules à combustible. Dans une cellule de PEM, l'hydrogène et oxygène-gaz sont alimentés aux électrodes catalytiques aux bords opposés d'une membrane spéciale. Cette membrane spéciale est poreuse aux protons mais pas aux électrons. Les protons et les électrons sont séparés par l'action d'un catalyseur de platine dans les électrodes. Les protons peuvent diffuser directement par la membrane mais les électrons doivent effectuer leur voie par un circuit externe d'atteindre l'autre côté, fournissant l'alimentation électrique pour un moteur électrique dans le procédé.

Cellule à Combustible de Membrane d'Échange de Proton. (Source : Service d'Énergie)

Professeur Rod Boswell et le Plasma d'Espace, l'Alimentation Électrique et le Groupe de Propulsion à ANU avaient travaillé avec des plasmas depuis de nombreuses années et sont récent devenus intéressé par la possibilité utilisant la technologie de dépôt de plasma pour réduire excessivement le coût d'effectuer des cellules à combustible.

Production également commentée de Professeur Boswell la « des cellules actuelles se fonde fréquemment sur les stades chimiques mouillés qui sont malpropres, inefficaces et absorbent un grand nombre de matériaux chers. Notre objectif est de développer des techniques basées de plasma pour produire les membranes et les électrodes catalytiques requises en cellules à combustible. »

Les cellules à combustible de membrane d'échange de Proton (PEM), également connues sous le nom de cellules à combustible de membrane d'électrolyte de polymère, fournissent la densité de haute puissance et offrent les avantages du grammage et du volume faibles, avec d'autres cellules à combustible. Les cellules à combustible de PEM fonctionnent aux températures relativement basses, autour de 80°C (176°F). Le fonctionnement À Basse Température leur permet de commencer rapidement (moins de temps de préchauffage) et les résultats dans moins s'usent sur des parties du système, ayant pour résultat une meilleure résistance.

La fabrication des électrodes commence par un substrat de papier carbone. Le papier carbone est choisi parce qu'il est poreux aux combustibles gazeux utilisés dans les cellules finales et est également un excellent conducteur de l'électricité. Ceci est chargé dans la cavité de réacteur de plasma et une couche de nickel très fine est déposée sur la surface. Dans les bonnes conditions le nickel forme des gouttelettes de nanoscale partout dans la surface de carbone.

Le prochain stade est d'introduire le méthane et l'hydrogène dans la cavité de plasma. Beaucoup de réactions complexes suivent menant à une situation très étonnante où les composés de carbone diffusent par les graines de nickel pour former des composés de multi-carbone ci-dessous. Les protons hautement réactifs d'hydrogène dans la cavité corrodent loin tous les atomes de carbone qui ne sont pas fortement collés entre eux. Le résultat pratique de ceci est que les fibres nanoes de carbone se développent ci-dessous les gouttelettes de nickel les soulevant et du substrat pendant qu'elles étendent. Le résultat est un revêtement tapis tapis des nanofibres de carbone sur le papier.

Une Fois Que la forêt de nanofibres a été produite la prochaine phase est de pulvériser la couche la surface avec le platine. Professeur Boswell explique : « Pendant le procédé de pulvérisation que les extrémités de nanofibre deviennent abondamment enduites avec le platine avec les gouttelettes devenant un autre bas graduel plus clairsemé la fibre. Elle est infiniment comme la neige tombant dans une forêt, obtient beaucoup déposée sur les hauts d'arbre qui réduit grand le montant au sol. »

L'avantage énorme de cette électrode de nanotechnologie est que sa vaste surface et amincit au microscope la couche de platine ramènent la quantité de platine exigée environ à 15% de cela dans une électrode conventionnelle du même cahier des charges d'alimentation électrique.

Pour effectuer la cellule à combustible de finition, la membrane est serrée entre les côtés velus de deux des feuilles catalytiques d'électrode de carbone et l'assemblage entier est chaud pressant dans une feuille unique.

La technologie neuve de cellule à combustible est substance passionnante et peut bien être une partie fondamentale du passage pour nettoyer le transport. « Ce doit être un élan holistique pour nettoyer le transport. Si vous achetez un cylindre d'hydrogène aujourd'hui, les occasions sont lui ont été effectuées à partir des combustibles fossiles - il vaudrait mieux de brûler juste le combustible fossile directement. De Ce Que nous avons besoin sont les véhicules à hydrogène roulant sur l'hydrogène qui consécutivement est produit par l'électricité propre de solaire ou d'hydraulique. Alors nous obtiendrions en avant » Professeur Boswell avertit. Au moment où il coûte environ six fois autant au passage sur l'hydrogène que l'essence. Cependant, avec des coûts d'essence continuant à s'élever et la possibilité d'économies d'échelle dans la production et la distribution d'hydrogène, il peut ne pas être tout cela bien avant que le reste économique change de vitesse.

Droit d'auteur AZoNano.com, Prof. Rod Boswell (Université Nationale Australienne)

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

Last Update: 13. June 2013 23:10

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