Lepsze materiały do samochodowych ogniw paliwowych
Technologie ogniw paliwowych i wodoru mogą odegrać ważną rolę w ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych, które obecnie są powszechnie uznawane za przyczynę globalnych zmian klimatu. Materiały i technologie aktualnie stosowane w ogniwach paliwowych działają jednak tylko w pewnych zakresie temperatur. Nie sprawdzają się w pożądanej w przemyśle motoryzacyjnym temperaturze roboczej 120 stopni Celsjusza. Naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt "Quasi-anhydrous and dry membranes for next generation fuel cells" (QUASIDRY), aby rozwiązać ten problem. Konsorcjum pracowało nad nowymi funkcjonalizowanymi kwasem fosforanowym membranami polimerowymi, których przewodność protonowa zwiększa się, a nie zmniejsza, wraz ze wzrostem temperatury. Znaczna część prac rozwojowych poświęcona była maksymalizacji przewodności nowych membran elektrolitowych. Badacze odkryli, że membrany funkcjonalizowane przy pomocy różnych materiałów przewodzących protony, a mianowicie grup sulfonowo-fosforanowych lub fosforanowo-fosforanowych, miały lepsze właściwości niż w przypadku grup obserwowanych w izolacji. Docelowe wartości przewodności uzyskano w przypadku dwóch klas membran, a nowo opracowane metody wniosły istotny wkład w tę dziedzinę badań. Elektrody ogniw paliwowych składają się z katalizatorów, które przyspieszają reakcje chemiczne wymagane do produkcji elektryczności i tak zwane wsporniki katalizatora. Zespół QUASIDRY z powodzeniem opracował nowoczesne katalizatory o zwiększonej aktywności i/lub stabilności elektrochemicznej podczas działania w wysokiej temperaturze, a także wsporniki o zwiększonej odporności na korozję i dużej powierzchni. Ogółem naukowcy stworzyli cztery nowe klasy membran, trzy nowe katalizatory oraz koncepcję zwiększenia skuteczności mieszania polimerów. Zbadano je w różnych warunkach i architekturach ogniw, a kilka z nich wykazało się znacznie lepszymi parametrami niż materiały porównawcze. Dalsze rozwinięcie ich potencjału może sprawić, że nowe membrany polimerowe QUASIDRY staną się światowej klasy technologią ogniw paliwowych do zastosowań związanych z transportem.
Słowa kluczowe
Ogniwo paliwowe, membrana elektrolitowa, temperatura pracy, kataliza, bezwodne
