Новий низькотемпературний твердоксидний паливний елемент, розроблений японськими дослідниками, може суттєво прискорити розвиток водневої енергетики.
Команда з Університету Кюсю представила технологію, здатну працювати при температурі всього 300 °C — значно нижче, ніж традиційні системи, яким потрібно 700−800 °C. Це відкриття потенційно здешевлює виробництво та обслуговування таких елементів і робить їх застосування більш реалістичним у побутовому секторі.
Читайте також:
Зелена енергетика. Кремній із відходів сонячних панелей може стати ключем до дешевого водню Твердоксидні паливні елементи відомі високою ефективністю та довговічністю, але їхнім головним недоліком завжди була надвисока робоча температура, що вимагала дорогих матеріалів. Щоб розв’язати цю проблему, науковці зосередилися на ключовому елементі конструкції — електроліті, керамічному шару, через який рухаються протони. Для достатньої швидкості їхнього переміщення зазвичай потрібне значне нагрівання.
Команда з Кюсю знайшла спосіб обійти це обмеження, створивши електроліт на основі станату барію (BaSnO₃)
та титанату барію (BaTiO₃), легованих скандієм. За результатами експериментів, ці матеріали забезпечують протонну провідність понад 0,01 См/см при 300 °C — рівень, характерний для сучасних електролітів при удвічі-втричі вищих температурах.
За словами керівника дослідження професора Йосіхіро Ямадзакі, скандій утворює в кристалічній решітці так звану «магістраль ScO₂» — шлях, яким протони рухаються з дуже низьким енергетичним бар'єром. Комп’ютерне моделювання показало, що структура таких оксидів є «м'якшою», ніж у матеріалів, які традиційно використовують у твердоксидних паливних елементах. Це дозволяє їм поглинати більшу кількість скандію без втрати провідності.
Це відкриття спростовує попереднє припущення про неможливість одночасно збільшити кількість легувальних добавок і зберегти високу рухливість протонів. Розробка також відкриває перспективи для інших технологій — низькотемпературних електролізерів, водневих помп і систем перетворення CO₂ на корисні хімічні продукти.
Науковці переконані, що їхня робота може стати фундаментом для створення доступних і ефективних водневих систем середньої температури, що наблизить широке впровадження чистої водневої енергії в промисловості та побуті.
Читайте також:
Скорочує використання іридію на 80%. Новий каталізатор здешевлює виробництво чистого палива
