Топливные элементы имеют потенциал для генерации энергии без загрязнения. Но немного управляемые слишком холодный, чтобы быть эффективным, в то время как другие являются слишком горячими, чтобы быть практичными. Но недавно проверенный тип топливного элемента мог бы быть просто правильным, хотя это – все еще длинный путь от появления в автомобильных демонстрационных залах.Красота топливных элементов состоит в том, что они непосредственно генерируют электричество от химической энергии, сохраненной в чистом водороде или другом топливе, обходя путаницу и трату сгорания (Наука, 16 июня 2000, p. 1955).
Один очень эффективный дизайн работает при температурах выше 600? C, таким образом, это должно быть построено из дорогих, жаростойких материалов. Разновидность низкой температуры топливного элемента работает лучше всего в простых 80? C, но это менее эффективно, полагается на дорогие катализаторы и питается меньшим репертуаром топлива, чем его высокотемпературный кузен.
Исследователи были на поисках топливного элемента, работающего между этими двумя температурами в диапазоне, который подошел бы для транспортных средств.Ключевой компонент топливного элемента, определяющий его рабочую температуру, является электролитом, слоем материала, проводящего заряженные атомы с одной стороны клетки к другому.
Химики знали в течение многих десятилетий, что класс составов, названных твердыми кислотами, проводит водородные ионы эффективно при умеренных температурах, но эти материалы никогда не помещались для работы в топливном элементе.Теперь материаловед Соссина Хейли и коллеги в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене построили первый топливный элемент на основе твердой кислоты.
Они прослоили тонкий слой твердой кислоты, названной цезиевым водородным сульфатом между электродами, и нажали его трудный для хорошего контакта. Топливный элемент бежал на водороде в течение нескольких дней в благоприятных 160? C, несмотря на то, что это произвело всего на 1% больше энергии, чем существующие топливные элементы. Хейли говорит, что переделывание состава электролита и прореживание твердого кислотного слоя повысят эффективность.
Результатом является «одно из более важных открытий в последнее время» в исследовании электролитов топливного элемента, говорит Джек Брауэр, заместитель директора Национального Научно-исследовательского центра Топливного элемента в Калифорнийском университете, Ирвине. Но многие предостерегают, что это – длинный путь от лаборатории до рабочего продукта.
Говорит Сабхэш Сингэл, директор по исследованию топливного элемента в Тихоокеанской Северо-западной Национальной Лаборатории в Ричленде, Вашингтон, «никто не собирается начать использовать их в крупном масштабе немедленно».