Šūnas skudrskābei
Teorētiskā efektivitāte ķīmiskās enerģijas pārveidošanai elektriskajā enerģijā kurināmā elementos var sasniegt 100%. Procentuāli, bet pagaidām labākie no tiem ir ūdeņradis – to efektivitāte ir līdz 60%, bet kurināmā elementiem uz skudrskābes bāzes ir iespēja sasniegt šos teorētiskos 100%. Tie ir lēti, daudz vieglāki par iepriekšējiem un atšķirībā no parastajiem akumulatoriem nodrošina nepārtrauktas darbības iespēju. Ir vērts atgādināt, ka zema spiediena iekšdedzes dzinēju efektivitāte ir tikai aptuveni 20% -? saka Dr Hub. Angļu Andžejs Borodzinskis no IPC PAS.
Kurināmā šūna ir ierīce, kas ķīmisko enerģiju pārvērš elektroenerģijā. Strāva tiek ģenerēta tieši degvielas sadegšanas rezultātā katalizatoru klātbūtnē, ko izmanto pie elementa anoda un katoda. Lielākais šķērslis ūdeņraža šūnu popularizēšanai ir ūdeņraža uzglabāšana. Šī problēma ir izrādījusies ārkārtīgi sarežģīta no tehniskā viedokļa un vēl nav atrisināta ar apmierinošiem risinājumiem. Ar ūdeņraža šūnām konkurē metanola šūnas. Tomēr metanols pats par sevi ir indīga viela, un elementi, kas to patērē, ir jābūvē, izmantojot dārgus platīna katalizatorus. Turklāt metanola šūnām ir maza jauda un tās darbojas salīdzinoši augstā un līdz ar to potenciāli bīstamā temperatūrā (apmēram 90 grādi).
Alternatīvs risinājums ir skudrskābes kurināmā elementi. Reakcijas notiek istabas temperatūrā, un šūnas efektivitāte un jauda ir nepārprotami augstāka nekā metanolam. Turklāt skudrskābe ir viegli uzglabājama un transportējama viela. Tomēr skudrskābes šūnas stabilai darbībai ir nepieciešams efektīvs un izturīgs katalizators. Mūsu sākotnēji izstrādātajam katalizatoram ir zemāka aktivitāte nekā līdz šim izmantotajiem tīra pallādija katalizatoriem. Tomēr atšķirība pazūd pēc divu stundu darbības. Kļust labāk. Kamēr tīrā pallādija katalizatora aktivitāte turpina samazināties, mūsu aktivitāte ir stabila,” saka Dr. Borodzinskis.
IPC virsmaktīvās vielas izstrādātā katalizatora priekšrocība, kas ir īpaši svarīga no ekonomiskā viedokļa, ir tā, ka tas saglabā savas īpašības, darbojoties zemas tīrības pakāpes skudrskābē. Šāda veida skudrskābi var viegli ražot lielos daudzumos, arī no biomasas, tāpēc degviela jaunām šūnām var būt ļoti lēta. No biomasas iegūtā skudrskābe būtu pilnīgi zaļa degviela. Reakciju produkti, kas rodas, piedaloties kurināmā elementiem, ir ūdens un oglekļa dioksīds. Pēdējā ir siltumnīcefekta gāze, bet biomasu iegūst no augiem, kas to uzņem augšanas laikā. Rezultātā skudrskābes ražošana no biomasas un tās patēriņš šūnās nemainītu oglekļa dioksīda daudzumu atmosfērā. Arī vides piesārņojuma risks ar skudrskābi ir zems.
Skudrskābes kurināmā elementi atradīs daudzus pielietojumus. Vai to lietderība būs īpaši augsta portatīvajās elektroniskajās ierīcēs? mobilie telefoni, portatīvie datori, GPS. Šos elementus var uzstādīt arī kā enerģijas avotus transportlīdzekļiem, sākot no ratiņkrēsliem līdz elektriskajiem velosipēdiem un jahtām.
Uzņēmumā IPC PAS tagad tiek sākti pētījumi par pirmajiem akumulatoriem, kas izgatavoti no skudrskābes kurināmā elementiem. Zinātnieki sagaida, ka komerciālas ierīces prototipam vajadzētu būt gatavam pēc dažiem gadiem.
pamatojoties uz Fizikālās ķīmijas institūta PAN materiāliem
