Ученые из Института высокотемпературной электрохимии УрО РАН и Уральского федерального университета смогли в восемь раз увеличить эффективность твердооксидных топливных элементов. Это одни из самых перспективных устройств для превращения водорода в электричество.
Секрет — не в новом материале, а в изменении структуры одного из основных слоев, анода. При этом все три слоя элемента — катод, анод и электролит — сделаны из близкого по составу материала. Это серьезное упрощение: такие элементы дешевле производить, их проще спекать, они не растрескиваются при нагреве и быстрее запускаются. Для мобильных или циклических систем это критично.
Но у такого подхода была слабая сторона: на аноде реакция с водородом шла слишком медленно. Инженеры решили эту проблему без изменения основного состава. Они добавили на анод серебряную проводящую сетку, которая улучшает сбор тока, и пропитали его микрочастицами никеля и оксида церия. Эти добавки ускоряют расщепление водорода и отдачу электронов.
В итоге электрохимическая активность анода выросла более чем в 20 раз, а мощность элемента достигла 450 милливатт на квадратный сантиметр при 800 градусах. Такую же удельную мощность имеют установки на сотни киловатт, которые используют для энергоснабжения удаленных объектов.
Анод сохранял стабильность как минимум 500 часов испытаний. Разработчики отмечают: технология масштабируема. Они не видят принципиальных препятствий, чтобы довести размеры элементов до стандартных 20 на 20 сантиметров, которые применяются в промышленных генераторах. В ближайших планах — дальнейшее наращивание мощности, цель — превысить текущие показатели как минимум в полтора раза.
Читайте также:
Голографический принтер печатает сложные 3D-объекты за 7,5 секунды
Новые GaN-чипы на 3400 вольт уменьшат размеры силовой электроники в электромобилях