Ogniwa paliwowe zasilane etanolem w pośredniej temperaturze
Etanol staje się pożądanym paliwem docelowym do użytku w ogniwach paliwowych zasilanych bezpośrednio etanolem (DEFC). Elektrochemiczne ogniwa paliwowe przetwarzają energię chemiczną zawartą w bioetanolu w energię elektryczną, dostarczając czystego i wysoce wydajnego źródła energii do zastosowań stacjonarnych i mobilnych. Technologia DEFC eliminuje konieczność stosowania reformera wstępnego do produkcji wodoru, pozwalając uniknąć strat energii pierwotnej, a dodatkowo magazynowanie etanolu nie nastręcza tylu trudności co magazynowanie wodoru. Co więcej, wysoka gęstość energii czyni z etanolu doskonałe paliwo do stosowania w ogniwach paliwowych. Jednak największym wyzwaniem stojącym na drodze do komercyjnego wykorzystania ogniw DEFC w praktyce jest konieczność opracowania alternatywnych katalizatorów, które mogą rozpocząć reakcję całkowitego utleniania w szybkim tempie. W chwili rozpoczęcia projektu nie wynaleziono jeszcze układu elektrokatalitycznego, który byłby w stanie w wydajny sposób dostarczać 12 elektronów na każdą cząsteczkę etanolu. Taka sytuacja w dużej mierze utrudniała elektrochemiczne utlenianie etanolu, ponieważ liczba produktów pośrednich reakcji znacznie wzrastała. Aby temu zaradzić, zespół wspieranego ze środków unijnych projektu DECORE (Direct electrochemical oxidation reaction of ethanol: Optimization of the catalyst/support assembly for high temperature operation (DECORE)) przygotował innowacyjne nośniki i nanokatalizatory, które dotychczas nie były stosowane jako komponenty anod DEFC. Strategia, którą posłużono się w ramach inicjatywy DECORE, związana jest z wykorzystaniem temperatury w celu wsparcia procesu przechodzenia z selektywnego do całkowitego utleniania etanolu. Nowe nośniki opracowane na bazie oksywęgliku tytanu są w stanie przezwyciężyć problemy związane z tradycyjnie stosowanymi rozwiązaniami węglowymi w zakresie temperatur od 150 do 200°C, takie jak korozja samego nośnika. Charakteryzują się także odpowiednim przewodnictwem elektrycznym i wysoką porowatością. Jeśli chodzi o modernizację nanokatalizatora, naukowcy opracowali nanocząsteczki na bazie węglików sześciu metali zgodnie z wytycznymi UE dotyczącymi zmniejszania zależności od metali szlachetnych. Po dodaniu do węglików metali niewielkich ilości platyny anoda została przetestowana w pojedynczym, stacjonarnym ogniwie testowym DEFC. Rozwiązanie pozwoliło osiągnąć szczytowe wartości gęstości mocy rzędu 45 mW/cm2 w temperaturze 150°C oraz 93 mW/cm2 w temperaturze 180°C po wprowadzeniu do ogniwa mieszaniny alkoholu i wody w proporcji jeden do czterech. Co więcej, naukowcom uczestniczącym w projekcie DECORE udało się przy okazji opracować innowacyjne i bardziej wytrzymałe nośniki, które mogą zostać wykorzystane w ogniwach paliwowych z membraną do wymiany protonów (PEMFC) zasilanych wodorem o wysokiej temperaturze. Po dalszym zwiększeniu skali procesu wspomniane rozwiązanie mogłoby zostać wdrożone bezpośrednio w istniejących urządzeniach.
