Топливные элементы являются мечтой защитника окружающей среды: Они генерируют электричество от ископаемого топлива, не жгущий их и извергая загрязняющие вещества. Устройства не стали коммерческим успехом, однако, частично потому что топливные элементы или потребляют водород, который может быть опасным и трудным к тележке вокруг, или они бегут при очень высоких температурах.
Но новый дизайн, сообщил в проблеме этой недели Науки, газовое топливо использования, такое как этан при управлении 100°C кулер, чем его самый близкий конкурент.Топливные элементы работают что-то как батареи. В клетках, бегущих непосредственно на углеводородах, керамическая мембрана отделяет отрицательно заряженный электрод (катод) от положительно заряженного электрода (анод). Электроны корма катода к кислородным молекулам и получающиеся отрицательно заряженные кислородные ионы проходят через мембрану к аноду.
В аноде кислородные ионы помогают разорвать углеводороды для производства электричества, воды и двуокиси углерода. Для многих потребляющих углеводород клеток этот процесс не симпатичен, потому что анод часто сваривает атомы углерода вместе для создания сажи, убивающей клетку.
Управление клетками ниже о 800°C препятствует тому, чтобы сажа росла. Но это вызывает его собственную проблему, поскольку типичные основанные на цирконии мембраны требуют, чтобы температуры рядом 1000°C испугали ионы через.
Для обхождения этой проблемы Такаши Хибино из Национального Промышленного Научно-исследовательского института Нагои, Япония и его коллег в Нагойском университете проектировал клетку с мембраной цериевого диоксида, пропускающей ионы при более низких температурах. Одна сторона мембраны приложена с никелем, служащим анодом.
Другая сторона, катод, является керамическим соединением самария, стронция, кобальта и кислорода. Вафля сидит в единственной камере и воздухе, смешанном с газовыми топливными водоворотами вокруг этого. Химический состав мембраны и геометрия клетки позволяют клетке бежать в холодном 500°C, тогда как самый близкий керамический конкурент достигает нижнего предела в примерно 600°C.
Поскольку новые работы клетки при более низких температурах, инженеры должны быть в состоянии построить дополнительные компоненты топливного элемента из стали, а не дорогих жаростойких сплавов, и это должно пропустить цены на керамические клетки значительно. Однако предупреждает Субэша Сингэла, главу исследования топливного элемента в Тихоокеанской Северо-западной Национальной Лаборатории в Ричленде, Вашингтон, могут потребоваться годы лужения разработки для увеличения масштаба дизайна для промышленного использования.