Nowe materiały do wydajnych i tanich metanolowych ogniw paliwowych
W ramach projektu DURAMET (Improved durability and cost-effective components for new generation solid polymer electrolyte direct methanol fuel cells), finansowanego ze środków UE, naukowcy opracowali komponenty pozwalające obniżyć koszty ogniw oraz poprawić ich wydajność i trwałość. Ogniwa są opracowywane pod kątem zastosowania w przenośnych źródłach zasilania oraz pomocniczych jednostkach zasilania (APU) przeznaczonych do użytku stacjonarnego, jak i przenośnego. Aby dokładnie scharakteryzować nowe materiały i produkty, naukowcy opracowali testy przyspieszonego starzenia i protokoły testowe. Są one dostępne nieodpłatnie na stronie internetowej projektu. Opracowano nowe tanie membrany do pracy w niskich, jak i wysokich temperaturach. Nowy membrany cechują się wysokim przewodnictwem protonów, niskim przenikaniem metanolu oraz dużą stabilnością w różnych temperaturach. Wśród przeprowadzonych prac można wymienić przygotowanie membran oraz scharakteryzowanie ex situ i rozbudowę najbardziej obiecujących membran pod kątem testów budowy ogniw. Zwiększona elektrokataliza dzięki usprawnionej kinetyce elektrod pozwoliła na ograniczenie degradacji, kosztów oraz zawartości drogich metali szlachetnych. Nowo opracowane kompozytowe elektrokatalizatory anodowe mają wydajność ogniw o około 20-30% większą niż katalizatory dostępne na rynku. Podobne wyniki uzyskano w przypadku materiałów katalizatorów katodowych. Przeprowadzono modelowanie w celu znalezienia i optymalizacji udoskonalonych metod budowy elektrod membranowych i warunków działania stosów. Zaprojektowano i przetestowano dwa rodzaje małych stosów: konfigurację jednobiegunową działającą w niskich temperaturach w trybie pasywnym, przeznaczoną do zastosowań przenośnych, oraz konfigurację dwubiegunową do pracy w wysokich temperaturach, przeznaczoną do APU. Moc wyjściowa obu stosów przekroczyła założenia przyjęte w projekcie. Uczeni przeprowadzili też analizę kosztów, aby ocenić wpływ udoskonaleń w materiałach podzespołów na masową produkcję ogniw paliwowych. Stanowiące tanie i stabilne źródło energii ogniwa paliwowe bezpośrednio zasilane metanolem będą mogły najprawdopodobniej skutecznie zastąpić akumulatory w urządzeniach przenośnych i miniaturowych. Firmy motoryzacyjne mogą montować niezawodne i tanie APU w pojazdach specjalnych i ciężarówkach, które będą bardziej konkurencyjne niż APU oparte na małych agregatach wysokoprężnych. Informacje na temat projektu rozpowszechniano za pośrednictwem strony internetowej, publikacji, warsztatów i broszury oraz podczas konferencji.
Słowa kluczowe
Ogniwa paliwowe, ogniwa bezpośrednio zasilane metanolem, przenośne źródła energii, pomocnicze agregaty, elektrokatalizatory
