Осередки для мурашиної кислоти
Теоретична ефективність перетворення хімічної енергії на електричну в паливних елементах може досягати 100%. Відсоток, але поки що найкращі з них водневі – у них ККД до 60% А от паливні елементи на основі мурашиної кислоти мають шанс досягти цих теоретичних 100%. Вони дешеві, значно легші за попередні і, на відміну від звичайних акумуляторів, забезпечують можливість безперервної роботи. ККД двигунів внутрішнього згоряння низького тиску складає всього близько 20%-? каже доктор Хаб. англ. Анджей Бородінський із IPC PAS.
Паливний елемент - це пристрій, який перетворює хімічну енергію на електрику. Струм генерується безпосередньо в результаті згоряння палива у присутності каталізаторів, що використовуються на аноді та катоді осередку. Найсерйознішою перешкодою для популяризації водневих елементів є зберігання водню. Ця проблема виявилася надзвичайно складною з технічного погляду і досі не вирішена із задовільними рішеннями. Конкурувати з водневими осередками є метанольні осередки. Однак метанол сам по собі є отруйною речовиною, і елементи, що його споживають, повинні будуватися із застосуванням дорогих платинових каталізаторів. До того ж метанольні елементи мають малу потужність і працюють за відносно високої, а тому потенційно небезпечної температури (близько 90 градусів).
Альтернативним рішенням виявляються паливні елементи, що працюють на мурашиній кислоті. Реакції протікають при кімнатній температурі, а ККД та потужність осередку явно вища, ніж у метанольних. Крім того, мурашина кислота є речовиною, яку легко зберігати та транспортувати. Однак для стабільної роботи осередку з мурашиною кислотою необхідний ефективний та довговічний каталізатор. Спочатку розроблений нами каталізатор має нижчу активність, ніж каталізатори з чистого паладію. Проте різниця зникає вже за дві години роботи. Стає краще. У той час, як активність каталізатора на чистому паладії продовжує знижуватися, наш працює стабільно, — каже д-р Бородінський.
Перевагою каталізатора, розробленого в ІСЦ ПАР, особливо важливою з економічної точки зору, є те, що він зберігає свої властивості при роботі в малочистій мурашиній кислоті. Цей тип мурашиної кислоти можна легко виробляти у великій кількості, у тому числі з біомаси, тому паливо для нових клітин може бути дуже дешевим. Мурашина кислота, отримана з біомаси, була повністю екологічним паливом. Продуктами реакцій, що протікають за його участю в паливних елементах, є вода та вуглекислий газ. Останній є парниковим газом, але біомасу одержують із рослин, які поглинають його в процесі зростання. В результаті виробництво мурашиної кислоти з біомаси та її споживання у клітинах не змінило б кількість вуглекислого газу в атмосфері. Ризик забруднення навколишнього середовища мурашиною кислотою також невеликий.
Паливні елементи з мурашиною кислотою знайдуть безліч застосувань. Їхня корисність буде особливо високою в портативних електронних пристроях? мобільні телефони, ноутбуки, GPS. Ці елементи також можуть бути встановлені як джерела енергії для транспортних засобів, від інвалідних візків до електричних велосипедів та яхт.
В IPC PAS в даний час починаються дослідження перших батарей, побудованих з паливних елементів з мурашиною кислотою. Вчені розраховують, що прототип комерційного пристрою має бути готовим за кілька років.
за матеріалами Інституту фізичної хімії ПАН
