Cellen voor mierenzuur

De theoretische efficiëntie van het omzetten van chemische energie in elektrische energie in brandstofcellen kan oplopen tot 100%. Percentage, maar tot nu toe is waterstof de beste - ze hebben een efficiëntie tot 60%, maar brandstofcellen op basis van mierenzuur hebben een kans om deze theoretische 100% te bereiken. Ze zijn goedkoop, veel lichter dan de vorige en bieden, in tegenstelling tot conventionele batterijen, de mogelijkheid van continu gebruik. Het is de moeite waard eraan te herinneren dat het rendement van verbrandingsmotoren met lage druk slechts ongeveer 20% is -? zegt dr. Hub. Engels Andrzej Borodzinski van IPC PAS.

Een brandstofcel is een apparaat dat chemische energie omzet in elektriciteit. De stroom wordt rechtstreeks gegenereerd als gevolg van brandstofverbranding in aanwezigheid van katalysatoren die worden gebruikt bij de anode en kathode van de cel. Het grootste obstakel voor de popularisering van waterstofcellen is de opslag van waterstof. Dit probleem is technisch buitengewoon moeilijk gebleken en is nog niet opgelost met bevredigende oplossingen. Concurrerend met waterstofcellen zijn methanolcellen. Methanol zelf is echter een giftige stof en elementen die het verbruiken, moeten worden gebouwd met behulp van dure platinakatalysatoren. Bovendien hebben methanolcellen een laag vermogen en werken ze bij een relatief hoge, en dus potentieel gevaarlijke temperatuur (ongeveer 90 graden).

Een alternatieve oplossing zijn mierenzuurbrandstofcellen. De reacties verlopen bij kamertemperatuur en de efficiëntie en het vermogen van de cel zijn duidelijk hoger dan die van methanol. Daarnaast is mierenzuur een stof die gemakkelijk op te slaan en te vervoeren is. Een stabiele werking van de mierenzuurcel vereist echter een efficiënte en duurzame katalysator. De oorspronkelijk door ons ontwikkelde katalysator heeft een lagere activiteit dan de tot nu toe gebruikte zuivere palladiumkatalysatoren. Het verschil verdwijnt echter na twee uur gebruik. Beter worden. Terwijl de activiteit van de zuivere palladiumkatalysator blijft afnemen, is die van ons stabiel”, zegt dr. Borodzinsky.

Het voordeel van de bij IPC ontwikkelde katalysator, vooral vanuit economisch oogpunt belangrijk, is dat het zijn eigenschappen behoudt wanneer het werkt in mierenzuur met een lage zuiverheid. Dit type mierenzuur kan gemakkelijk in grote hoeveelheden worden geproduceerd, ook uit biomassa, dus brandstof voor nieuwe cellen kan erg goedkoop zijn. Mierenzuur uit biomassa zou een volledig groene brandstof zijn. De producten van reacties die optreden met zijn deelname aan brandstofcellen zijn water en koolstofdioxide. Dat laatste is een broeikasgas, maar biomassa wordt verkregen uit planten die het tijdens hun groei opnemen. Als gevolg hiervan zou de productie van mierenzuur uit biomassa en het verbruik ervan in cellen de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer niet veranderen. Ook het risico op milieuverontreiniging door mierenzuur is laag.

Mierenzuur-brandstofcellen zullen vele toepassingen vinden. Zal hun nut bijzonder hoog zijn in draagbare elektronische apparaten? mobiele telefoons, laptops, GPS. Deze elementen kunnen ook worden geïnstalleerd als stroombronnen voor voertuigen, variërend van rolstoelen tot elektrische fietsen en jachten.

Bij IPC PAS begint nu het onderzoek naar de eerste batterijen die zijn opgebouwd uit mierenzuur-brandstofcellen. Wetenschappers verwachten dat over een paar jaar een prototype van een commercieel apparaat klaar moet zijn.

gebaseerd op de materialen van het Instituut voor Fysische Chemie PAN