Come Promesse di Nanotecnologia Notevolmente Diminuire il Costo Di Produzione Delle Pile A Combustibile

Gruppo del Laboratorio Di Ricerca Del Plasma, Australian National University, Australia del Professor Rod Boswell, della Testa, del Plasma Spaziale, di Potenza e di Propulsione
Autore Corrispondente: rod.boswell@anu.edu.au

C'è stato molta conversazione nei media della corrente principale per quanto riguarda i veicoli autoalimentati della pila a combustibile come alternativa più verde e più pulita ai motori a benzina durante questi ultimi anni. Gli ostacoli importanti a questo giro di motore è il costo delle centrali elettriche della pila a combustibile dell'idrogeno. Una pila a combustibile è un'unità che converte il combustibile, normalmente sotto forma di gas quali idrogeno o ossigeno, in elettricità. Per i veicoli stradali, le celle della membrana di scambio protonico (PEM) ampiamente sono vedute come l'opzione di promessa.

Le pile a combustibile della membrana (PEM) di scambio protonico Forniscono la densità di alto potere ed i vantaggi di peso basso e di volume confrontati ad altri tipi di pile a combustibile. In una cella del PEM, l'idrogeno ed ad ossigeno e gas sono alimentati agli elettrodi catalitici ai lati opposti di una membrana speciale. Questa membrana speciale è porosa ai protoni ma non agli elettroni. I protoni e gli elettroni sono separati tramite l'atto di un catalizzatore del platino negli elettrodi. I protoni possono diffondersi direttamente tramite la membrana ma gli elettroni devono fare il loro modo tramite un circuito esterno raggiungere l'altro lato, fornente la potenza per un motore elettrico nel trattamento.

Pila A Combustibile della Membrana di Scambio Protonico. (Sorgente: Servizio di Energia)

Il Professor Rod Boswell ed il Plasma Spaziale, la Potenza & il Gruppo di Propulsione a ANU sta lavorando per molti anni con i plasmi e recentemente è stato interessato nella possibilità facendo uso della tecnologia del deposito del plasma diminuire drammaticamente il costo di fabbricazione delle pile a combustibile.

Il Professor Boswell egualmente ha commentato “Produzione delle celle correnti frequentemente conta sulle fasi chimiche bagnate che sono sudicie, inefficienti e consumano un gran numero di materiali costosi. Il Nostro scopo è di sviluppare le tecniche basate plasma per creare sia le membrane che gli elettrodi catalitici stati necessarie in pile a combustibile.„

Le pile a combustibile della membrana di scambio protonico (PEM), anche conosciute come le pile a combustibile della membrana dell'elettrolito del polimero, consegnano la densità ad alta potenza ed offrono i vantaggi di peso e di volume bassi, rispetto ad altre pile a combustibile. Le pile a combustibile del PEM funzionano relativamente alle basse temperature, intorno a 80°C (176°F). L'operazione A Bassa Temperatura li permette di cominciare rapidamente (meno tempo di riscaldamento) ed i risultati in di meno durano sui componenti di sistema, con conseguente migliore durevolezza.

La lavorazione di elettrodi comincia con un substrato della carta carbone. La carta carbone è scelta perché è sia porosa ai combustibili gassosi utilizzati nelle celle definitive che è egualmente un conduttore eccellente dell'elettricità. Ciò è caricata nella camera del reattore del plasma e un livello di nichel molto fine è depositato sulla superficie. Nelle condizioni buone il nichel forma le goccioline del nanoscale da ogni parte della superficie del carbonio.

La fase seguente è di presentare il metano e l'idrogeno nella camera del plasma. Molte reazioni complesse seguono piombo ad una situazione molto sorprendente dove i complessi del carbonio si diffondono attraverso i semi del nichel per formare i complessi del multi-carbonio qui sotto. I protoni altamente reattivi dell'idrogeno nella camera incidono via tutti gli atomi di carbonio che non sono saldati forte l'un l'altro. Il risultato pratico di questo è che le fibre nane del carbonio si sviluppano sotto le goccioline del nichel che le sollevano dal substrato mentre estendono. Il risultato è una copertura del tipo di tappeto dei nanofibres del carbonio sul documento.

(Cortesia di Immagine di Jess Hudspeth, Plasma Spaziale, Potenza & Gruppo di Propulsione a ANU)

Una Volta Che la foresta dei nanofibres è stata creata il punto seguente è di polverizzare il cappotto la superficie con platino. Il Professor Boswell spiega: “Durante il trattamento che di polverizzazione i suggerimenti del nanofibre ottengono spesso rivestiti con platino con le goccioline che si trasformano in ulteriore basso progressivamente più rado la fibra. È molta come neve che cade in una foresta, molto ottiene depositata sulle cime dell'albero che notevolmente diminuisce la quantità sulla terra.„

Il vantaggio tremendo di questo elettrodo di nanotecnologia è che la sua vasta area e microscopicamente assottiglia il cappotto del platino diminuisce la quantità di platino richiesta a circa 15% di quello in un elettrodo convenzionale della stessa specifica di potenza.

Per fare la pila a combustibile rifinita, la membrana è interposta fra i lati pelosi di due delle lamiere sottili catalitiche dell'elettrodo del carbonio e l'intero assembly è piccante stampato in una singola lamiera sottile.

La nuova tecnologia della pila a combustibile è roba emozionante e può bene essere una parte fondamentale della transizione per pulire il trasporto. “Deve essere un approccio integrato per pulire il trasporto. Se comprate oggi un cilindro di idrogeno, le probabilità sono sono state fatte dai combustibili fossili - sarebbe migliore bruciare appena direttamente il combustibile fossile. Di Che Cosa abbiamo bisogno sono i veicoli della pila a combustibile che funzionano sull'idrogeno che a sua volta è generato dall'elettricità pulita da solare o da idro. Poi stavamo stando davanti„ il Professor Boswell avvertiamo. Dal momento che costa circa sei volte tanto all'esecuzione su idrogeno quanto la benzina. Tuttavia, con i costi della benzina che continuano a scalare e la possibilità dell'economia di scala nella produzione e nella distribuzione dell'idrogeno, non può essere tutto quello molto prima che il bilanciamento economico sposta.

Copyright AZoNano.com, Prof. Rod Boswell (Australian National University)

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

Last Update: 13. June 2013 23:17

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