Материал анода, работающий при низких температурах | 10:36 |
| Самый эффективный способ получить электричество из углеводородов, например, природного газа или газифицируемого угля состоит в том, чтобы окислить их в твердоокисном топливном элементе. В отличие от других топливных элементов, твердоокисные ячейки могут работать на почти любом топливе. Но эффективное управление ими требует высоких температур, которое увеличивает цену энергии. Сейчас исследователи из Технологии Джорджии разработали материал анода, который сопротивляется наращиванию серы и углерода, который может произойти в более низких температурах. С дальнейшим развитием, материал мог бы быть включен в более дешевые твердо-окисные топливные элементы, которые бежали эффективно в более низких температурах. Структура ячейки: Это изображение электронного микроскопа просмотра показывает микроструктуру твердо-окисного топливного элемента. Секция анода, который сделан из нового материала, является видимой в праве. В левом, часть катода видима. Гладкая область в середине - электролит. Кредит: Meilin Liu Твердо-окисные топливные элементы производят электрический поток, тянущий кислород от воздуха и используя это, чтобы окислить топливо в температурах приблизительно до 1 000 °C. Кислород входит через катод, топливо вступает через анод, и эти два реагируют в электролите, чтобы сделать воду и углекислый газ, которые вытекают из ячейки как трата. Электроны, освобожденные в течение реакции тянут во внешний кругооборот. Твердо-окисные топливные элементы в настоящее время используются для постоянных заявлений, типа включения печей здания. Они могли бы также использоваться в электростанциях, чтобы произвести электричество от газифицируемого угля, заявление, которое американское Министерство энергетики преследует хотя его Office Энергии Окаменелости. Химические реакции в твердокисных ячейках ускоряются катализатором, обычно никелем, содержащимся в аноде. Никель более дешев, чем платиновые катализаторы, используемые в других топливных элементах, и это снижение стоимости - одно из преимуществ твердоокисных топливных элементов. Но никель является склонным к загрязнению серой, содержащейся топливе, и он может покрываться в углеродным слоем, особенно при низких температурах. Оба этих факторов имеют тенденцию забивать ячейку и ухудшать ее работу. Новый материал анода, описанный сегодня в журнале Nature , устойчив от отравления серой и коксования, при управлении в низких температурах, и не ставя под угрозу работу. Развитый исследователями во главе с Меилином Лиуом, профессор науки материалов и разработки и соруководителя Центра Инновационных Технологий Топливного элемента и Батареи в Технологии Джорджии, материал был пока проверен в течение 1 000 часов в температурах в пределах от 500 °C к 700 °C. Твердокисные топливные элементы на рынке сегодня работают в температурах в пределах от приблизительно 800 °C к 1 000 °C. Для них, чтобы быть более широко принят, они должен бежать в более низких температурах, говорит J. Роберт Селман, профессор химической технологии в Институте Иллинойса Технологии. Высокие рабочие температуры приводят к использованию дорогих материалов, чтобы соединить топливные элементы в стеке. "Если Вы можете бежать в более низких температурах, Вы имеете больший выбор конструкционных материалов, чтобы работать с," говорит Селман. Более дешево соединить топливные элементы в стеке, используя металл, а не керамику, но металлические соединительные провода теряют их структурную целостность при более высоких температурах. Повреждение, вызванное углеродом и наращиванием серы - другой источник расхода. "Почти каждый углеводород питает, это доступно, сегодня содержит серу, и очень дорого вынуть это," говорит Майкл Дей, директор разработки в Материалах NexTech, компания Штата Огайо, это развивает терпимые серой материалы топливного элемента. Фильтрование примесей от топлива прежде, чем это питается в ячейку, добавляет целых 4 процента к стоимости поколения власти. Одно из препятствий улучшению терпимости топливного элемента было то, что исследователи не уверены все же, какие комбинации материалов приведут к лучшей работе. Лиу наткнулся на терпимом ядом и стойком к коксованию материале, пробуя улучшить проводимость анода. "Однажды, когда мы проверили ячейку с грязным топливом, загрязненным с водородным сульфидом, мы заметили, что работа не изменялась," говорит Лиу. "Это имеет замечательную терпимость к сере, от низких уровней до 50 частей в миллион." Сера в топливе окислена и испускается как трата. Новый материал анода - соединение никеля и керамики, которая содержит маленькие количества двух редко-земных металлов. Другие группы развили серу - и терпимые коксованием аноды, но эти объединенные дорогие материалы и ухудшили работу ячейки. Замена никеля с медью улучшает терпимость топливного элемента, но медь не столь хороший катализатор. Покрытие обычный анод с рутением также предотвращает серу и углеродистое смещение, но этот металл, чрезвычайно дорого. И все предварительно развитые аноды, независимо от того как стойкий к коксованию и отравлению, перенес снижение работы когда переключено к грязным топливам, говорит Лиу. Анод Технологии Джорджии, он говорит, "дает лучшая работа." Лиу говорит с компаниями о лицензировании материала анода. Но прежде, чем это может быть принесено на рынок, новый анод должен будет быть проверен по более длинным промежуткам времени в больших опытных образцах, он говорит. | |
| Просмотров: 1005 | Добавил: defaultNick | Рейтинг: 0.0/0 | | |
| Всего комментариев: 0 | |