Hoe de Nanotechnologie Belooft om de Kosten van de Productie van de Cellen van de Brandstof Zeer Te Drukken

Professor Rod Boswell, Hoofd, de Ruimtegroep van het Plasma, van de Macht en van de Aandrijving het Laboratorium van het Onderzoek van het Plasma, Australische Nationale Universiteit, Australië
Overeenkomstige auteur: rod.boswell@anu.edu.au

Er is tijdens de voorbije paar jaar heel wat bespreking in de heersende stromingsmedia betreffende de aangedreven voertuigen van de brandstofcel als groener en schoner alternatief aan benzinemotoren geweest. Is de belangrijke hindernissen voor deze revolutie de kosten van de celelektrische centrales van de waterstofbrandstof. Een brandstofcel is een apparaat dat brandstof, normaal in de vorm van een gas zoals waterstof of zuurstof, in elektriciteit omzet. Voor wegvoertuigen, worden de het membraancellen van de proton (PEM)uitwisseling wijd gezien als veelbelovendste optie.

Van het de uitwisselingsmembraan van Proton (PEM) de de brandstofcellen verstrekken hoge machtsdichtheid en de voordelen van laag gewicht en volume in vergelijking met andere types van brandstofcellen. In een cel PEM, waterstof en zuurstof wordt het gas gevoed aan katalytische elektroden bij overkanten van een speciaal membraan. Dit speciale membraan is poreus aan protonen maar niet elektronen. De protonen en de elektronen worden gescheiden door de actie van een platinakatalysator in de elektroden. De protonen kunnen direct door het membraan verspreiden maar de elektronen moeten hun manier door een externe kring maken om de overkant te bereiken, die macht verstrekken voor een elektrische motor in het proces.

De Cel van de Brandstof van het Membraan van de Uitwisseling van Proton. (Bron: Dienst van Energie)

Professor Rod Boswell en de RuimteGroep van het Plasma, van de Macht & van de Aandrijving bij ANU hebben met plasma vele jaren gewerkt en onlangs geinteresseerd in de mogelijkheid gebruikend de technologie van het plasmadeposito om de kosten dramatisch te drukken om brandstofcellen te maken geworden.

Professor Boswell becommentarieerde ook de „Productie van huidige cellen vaak zich op natte chemische stadia baseert die slordig zijn, inefficiënt en hopen dure materialen verbruiken. Ons doel is plasma gebaseerde technieken te ontwikkelen om zowel de membranen als de katalytische elektroden tot stand te brengen nodig in brandstofcellen.“

Van het de uitwisselingsmembraan van Proton de de brandstofcellen (PEM), ook als de cellen van de het membraanbrandstof van de polymeerelektrolyt wordt bekend, leveren high-power dichtheid en bieden de voordelen van laag die gewicht en volume aan, met andere brandstofcellen die worden vergeleken. PEM de brandstofcellen werken bij vrij lage temperaturen, rond 80°C (176°F). De verrichting Bij Lage Temperatuur staat hen om snel (minder opwarmingstijd) te beginnen toe en resulteert in minder slijtage op systeemcomponenten, resulterend in betere duurzaamheid.

De vervaardiging van elektroden begint met een substraat van carbonpapier. Het carbonpapier wordt gekozen omdat het zowel poreus aan de gasachtige die brandstoffen in de definitieve cellen worden gebruikt is als ook een uitstekende leider van elektriciteit is. Dit wordt geladen in de kamer van de plasmareactor en een zeer fijne laag van nikkel wordt gedeponeerd op de oppervlakte. In de juiste omstandigheden vormt het nikkel nanoscale druppeltjes helemaal over de koolstofoppervlakte.

Het volgende stadium is methaan en waterstof in de plasmakamer te introduceren. Vele complexe reacties volgen leidend tot een zeer verrassende situatie waar de koolstofcomplexen diffuus door de nikkelzaden om multi-koolstof te vormen hieronder compliceert. De hoogst reactieve waterstofprotonen in de kamer etsen weg om het even welke koolstofatomen die niet sterk aan elkaar worden geplakt. Het praktische resultaat van dit is dat de koolstof nano vezels onder de nikkeldruppeltjes groeien die hen opheffen van het substraat aangezien zij zich uitbreiden. Het resultaat is hetals behandelen van koolstof nanofibres op het document.

(De hoffelijkheid van het Beeld van Jess Hudspeth, de RuimteGroep van het Plasma, van de Macht & van de Aandrijving bij ANU)

Zodra het bos van nanofibres is gecreeerd de volgende stap is laag te sputteren de oppervlakte met platina. Professor Boswell verklaart: „Tijdens het het sputteren proces dat worden de nanofibreuiteinden met platina met de druppeltjes die dik progressief dunnere verdere beneden de vezel met een laag worden bedekt worden. Het is zeer als sneeuw die in een bos vallen, een wordt gedeponeerd op de boombovenkanten dat zeer het bedrag.“ ter plaatse vermindert

Het enorme voordeel van deze nanotechnologieelektrode is dat zijn enorme oppervlakte en microscopisch dunne die platinalaag de hoeveelheid platina vermindert aan ongeveer 15% van dat in een conventionele elektrode van de zelfde machtsspecificatie wordt vereist.

Om de gebeëindigde brandstofcel te maken, wordt het membraan geklemd tussen de harige kanten van twee van de bladen van de koolstof katalytische elektrode en die de gehele assemblage is heet in één enkel blad wordt gedrukt.

De nieuwe technologie van de brandstofcel wekt materiaal op en kan goed een zeer belangrijk deel van de overgang zijn om vervoer schoon te maken. „Het moet een holistic benadering van schoon vervoer zijn. Als u een cilinder vandaag van waterstof koopt, zijn de kansen het werden gemaakt van fossiele brandstoffen - het zou beter zijn de fossiele brandstof direct enkel om te branden. Wat wij nodig hebben zijn de voertuigen die van de brandstofcel op waterstof lopen die beurtelings door schone elektriciteit van zonne of hydro wordt geproduceerd. Dan zouden wij vooruit“ Professor Boswell waarschuwen worden. Op het ogenblik kost het veel ongeveer zes keer zo om op waterstof te lopen zoals benzine. Nochtans, met benzinekosten voortdurend te beklimmen en de mogelijkheid die van schaaleconomieën in waterstofproductie en distributie, kan het niet zijn dat alles long before dat economische saldoverschuivingen.

Copyright AZoNano.com, Prof. Rod Boswell (Australische Nationale Universiteit)

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

Last Update: 13. June 2013 23:06

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit