Penyelidik di University of California, Riverside, telah membangunkan satu bahan pemangkin alternatif yang murah dan cekap untuk sel bahan bakar, sumber bersih bersih daripada gas asli atau arang batu.
Kertas mereka diterbitkan di kecil.
Sel bahan api menggunakan bahan api, seperti hidrogen, untuk menghasilkan tenaga yang lebih bersih dan lebih cekap daripada sumber pembakaran konvensional. Di samping itu, ia mempunyai pelbagai aplikasi, dari menjalankan stesen kuasa utiliti keseluruhan untuk menjalankan satu komputer riba tunggal.
Sebagai contoh, dalam industri kereta, berbanding dengan kenderaan petrol konvensional, kenderaan yang dikuasakan oleh sel bahan api hidrogen menawarkan kelebihan seperti kecekapan yang lebih tinggi, operasi yang lebih senyap dan pengeluaran yang lebih rendah oleh 50 atau peratus 90.
Walaupun semua positif, industri perlahan untuk mengguna pakai sel bahan api sepenuhnya. Mengapa? Wang. Komponen utama sel bahan api, platinum, adalah logam yang sangat mahal dan jarang berlaku.
"Saya sebelum ini pernah bekerja di industri, di mana saya menumpukan pada mencipta bahan bakar dan bahan bateri yang cekap," katanya David Kisailus, penyelidik utama dan Profesor Winston Chung yang Dipertahankan Inovasi Tenaga di UCR's Marlon dan Rosemary Bourns College of Engineering. "Pada masa ini, diketahui bahawa kos adalah salah satu faktor utama yang membataskan pembangunan sel bahan bakar dan platinum itu adalah komponen utama yang memacu kos. Oleh itu, kami berhasrat untuk mempunyai pemangkin yang lebih berpatutan yang boleh berfungsi sebagai platinum. "
Apa yang terlibat
Melalui teknik yang dipanggil elektrospinning, para penyelidik mencipta kepingan nanofibers karbon yang tipis, yang terbuat dari ion logam, seperti kobalt, yang lebih daripada 100 kali lebih murah daripada platinum. Apabila dipanaskan, ion-ion dalam lembaran membentuk nanopartikel logam ultrafin yang mengalihkan transformasi karbon menjadi karbon grafit berprestasi tinggi.
Bahan pemangkin ini menjadikan sel bahan bakar dipanggil membran elektrolit polimer (PEM), yang mengubah tenaga kimia hidrogen menjadi elektrik. Ia adalah salah satu jenis sel bahan api paling menjanjikan untuk kereta dan elektronik.
Semasa menggunakan ion logam yang lebih banyak dan murah, seperti kobalt, bahan pemangkin ini dilakukan serta platinum.
"Kunci kepada prestasi tinggi bahan-bahan yang kami buat ialah kombinasi keadaan kimia dan pemprosesan serat," kata Kisailus dalam satu kenyataan. "Keadaan elektrokimia yang luar biasa ini disebabkan terutamanya oleh kesan sinergi yang diperoleh daripada kejuruteraan oksida logam dengan tapak aktif yang terdedah dan struktur grafit poros hierarkis 3D."
Menurunkan harga kereta sel bahan api
Menurut Kisailus, sifat serat grafit bahan ini menambahkan kekuatan tambahan dan ketahanan, yang membolehkannya digunakan sebagai pemangkin sel bahan bakar dan berpotensi sebagai komponen struktur.
Sebagai contoh, dengan bahan pemangkin baru, pembuat boleh dibenarkan untuk menghidupkan komponen struktur kenderaan, seperti hudnya, ke dalam elemen fungsional yang membantu kereta kuasa.
"Satu cabaran penting dalam membuat kenderaan berprestasi tinggi adalah mengurangkan berat badan, dari badan kenderaan serta berat tambahan dari bateri atau sel bahan api, tanpa menjejaskan keselamatan atau prestasi," kata Kisailus dalam satu kenyataan.
Tetapi sekurang-kurangnya, bahan baru ini, diperbuat daripada logam yang lebih murah daripada platinum, akan membolehkan pembuat kereta membina kenderaan sel bahan api yang berpatutan.
"Kami tidak mendakwa pemangkin baru akan mencipta kereta yang lebih cekap, tetapi ia akan menjadikannya mampu dan oleh itu lebih mudah diakses oleh orang ramai," kata Kisailus.
Para penyelidik merancang untuk mengembangkan teknologi mereka.
"Kami mahu memastikan kami dapat menghasilkan bahan-bahan yang banyak di samping mengekalkan prestasi," kata Kisailus. "Sejak artikel itu diterbitkan, tiga syarikat telah merapatkan saya untuk bekerja bersama. Kami sedang mempertimbangkan syarikat permulaan sekarang. "
