Протонно-керамические топливные элементы оказались высокопрочными и адаптивными к разному топливу

В первом в своем роде длительном исследовании протонно-керамических топливных элементов, специалисты из Колорадского горного училища показали, что этот относительно новый класс одновременно демонстрирует долгосрочную прочность и топливную гибкость.

Оба эти свойства необходимы для превращения системы в актуальную коммерческую альтернативу существующим топливным элементам, сообщает phys.org.

Всего исследователи протестировали 11 видов горючего: водород, метан, бытовой природный газ (с и без сероводорода), пропан, n-бутан, i-бутан, изобутан, метанол, этанол и аммиак. Протонно-керамические ТЭ показали высокую производительность и прочность со всеми типами топлива в течении тысяч часов эксплуатации.

Выводы проекта представлены в журнале Nature.

«Протонно-керамические ТЭ демонстрируют высокую топливную гибкость. Мы можем загрузить в них практически любое существующее горючее и получать электричество, — сказал профессор Райан О’Хейр, соведущий автор работы. – Этим система отличается от других топливных элементов, работающих только на водороде. Некоторые высокотемпературные твердооксидные ТЭ совместимы и с другим горючим, но они очень требовательны. Замена повышает риск загрязнения и разрушения, а эффективность со временем падает. У наших ТЭ в ходе длительного тестирования таких проблем не возникло».

Специалист добавил, что достать водород бывает сложно. В отличие от пропана и других подобных продуктов, находящихся в свободной продаже.

Протонная керамика – сравнительно новый материал для рынка ТЭ. Он был открыт в Японии в 1980-м, а существенные прорывы в работе со структурой совершены только в последние 8 лет.

Исследование колорадской команды длилось в 10 раз дольше любых предыдущих тестов производительности. Для проекта группа разработала и построила систему, в которой можно было одновременно испытывать 7 ТЭ с разным топливом в течение тысяч часов.

«Самый длинный опыт занял 8 000 часов – почти год, — сказал второй соведущий автор работы, Чуанчэн Дуань. – Уровень разрушения большинства ТЭ был менее 3% на 1 000 ч, что соответствует требованиям к коммерческим продуктам».

Авторы уверены, что пришло время сотрудничать с промышленными партнерами в выводе технологии на рынок. В ближайшие 10 лет она может лечь в основу портативным источникам энергии.