Innowacyjne ogniwa paliwowe dzięki katalizatorowi z Polski

Tanie, lżejsze od obecnych i zapewniające możliwość ciągłej pracy - ogniwa paliwowe na kwas mrówkowy mają zrewolucjonizować rynek przenośnej elektroniki. Ich spopularyzowanie będzie możliwe dzięki nowemu katalizatorowi, opracowanemu w Instytucie Chemii Fizycznej PAN. Ogniwo paliwowe - tłumaczą przedstawiciele IChF PAN w przesłanym PAP komunikacie - to urządzenie przetwarzające energię chemiczną w elektryczną. Prąd wytwarzany jest bezpośrednio wskutek spalania paliwa w obecności katalizatorów, stosowanych na anodzie i katodzie ogniwa.

"Teoretyczna sprawność zamiany energii chemicznej na elektryczną w ogniwach może sięgać nawet stu procent. Najlepsze istniejące obecnie ogniwa, wodorowe, w praktyce dochodzą do 60 proc. Dla porównania, sprawność niskoprężnych silników spalinowych to zaledwie około 20 proc." - powiedział dr hab. inż. Andrzej Borodziński z IChF PAN.

Ogniwa paliwowe w znacznym stopniu mogą poprawić wygodę korzystania z urządzeń elektronicznych, w których baterie ciągle się wyczerpują, wymagają ciągłych wymian lub długotrwałego ładowania.

Na przeszkodzie do ich popularyzacji stoi jednak wiele problemów technicznych.

"Najpoważniejszą przeszkodą w upowszechnieniu ogniw wodorowych jest magazynowanie wodoru. Zagadnienie to okazało się niezwykle wymagające technicznie i wciąż nie doczekało się zadowalających rozwiązań. Konkurencyjne wobec wodorowych są ogniwa na metanolu. Sam metanol jest jednak substancją trującą, a zużywające go ogniwa trzeba budować z użyciem drogich katalizatorów platynowych. Co więcej, ogniwa metanolowe mają niewielką moc i pracują w stosunkowo wysokiej, a więc potencjalnie niebezpiecznej temperaturze (ok. 90 stopni)" - poinformowano w komunikacie.

Alternatywną propozycją okazują się ogniwa paliwowe działające na kwasie mrówkowym.

Jak tłumaczą naukowcy z IChF PAN, reakcje zachodzą tu w temperaturze pokojowej, a sprawność i moc ogniwa są znacznie wyższe niż w ogniwach metanolowych. Kwas mrówkowy jest również łatwy do przechowywania i transportu. Jednak aby ogniwo na kwasie mrówkowym pracowało stabilnie, nezbędny jest wydajny i trwały katalizator.

Niezbędny katalizator opracowano w Instytucie.

"Opracowany przez nas katalizator początkowo ma niższą aktywność od dotychczas stosowanych katalizatorów z czystego palladu. Różnica znika jednak już po dwóch godzinach pracy. Dalej jest tylko lepiej. Podczas gdy aktywność katalizatora na czystym palladzie nadal spada, nasz pracuje stabilnie" - tłumaczy dr Borodziński.

Zaletą polskiego katalizatora, szczególnie istotną z ekonomicznego punktu widzenia, jest to, że utrzymuje swe właściwości podczas pracy w kwasie mrówkowym niskiej czystości. Kwas mrówkowy tego typu można łatwo produkować w dużych ilościach, również z biomasy, w związku z tym paliwo do nowych ogniw mogłoby być bardzo tanie.

Kwas mrówkowy wytwarzany z biomasy byłby paliwem w pełni ekologicznym. Produktami reakcji , które zachodzą w ogniwach paliwowych są woda i dwutlenek węgla. "Ten drugi jest co prawda gazem cieplarnianym, ale biomasa jest pozyskiwana z roślin, które pochłaniają go podczas wzrostu. W rezultacie produkcja kwasu mrówkowego z biomasy i zużywanie go w ogniwach nie zmieniałyby ilości dwutlenku węgla w atmosferze. Ryzyko skażenia środowiska kwasem mrówkowym także jest niewielkie" - napisano w komunikacie.

Naukowcy z IChF PAN twierdzą, że ogniwa paliwowe na kwasie mrówkowym mogą znaleźć liczne zastosowania.

"Ich przydatność byłaby szczególnie wysoka w przenośnych urządzeniach elektronicznych - telefonach komórkowych, laptopach, GPS-ach. Ogniwa te mogłyby być instalowane także jako źródła zasilania pojazdów, od wózków inwalidzkich przez elektryczne rowery po jachty" – można dowiedzieć się z komunikatu Instytutu.

W IChF PAN właśnie zaczynają się badania nad pierwszymi bateriami zbudowanymi z ogniw paliwowych na kwasie mrówkowym. Naukowcy przewidują, że prototyp komercyjnego urządzenia powinien powstać w ciągu kilku lat.


(pl)