O tym, jak udało im się tego dokonać i jakie powinny być potencjalne korzyści, badacze piszą na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences. Jak przekonują, wydajność takiego rozwiązania może wynosić nawet 60 procent, a wśród potencjalnych korzyści najważniejszą wydaje się znacząca redukcja emisji dwutlenku węgla.
Czytaj też: Polski węgiel wkrótce będzie passé. Radykalne zmiany w energetyce odczujemy wszyscy
Wyróżniającym aspektem proponowanego rozwiązania jest to, że mówimy o zupełnie nowym typie ogniwa paliwowego. Jest to tzw. CSSFC (carbonate-superstructured solid fuel cell), które zapewnia wysoką elastyczność, trwałość i wydajność konwersji energii w niższych temperaturach pracy niż inne typy ogniw. Poza tym, dzięki opisywanemu podejściu możliwe jest bezpośrednie wykorzystywanie metanu i innych paliw węglowodorowych. W przypadku innych ogniw konieczne jest natomiast stosowanie kosztownych procesów do pozyskiwania wodoru i to przy udziale metanu.
Na czele zespołu badawczego stanął Yun Hang Hu, który wraz ze współpracownikami już cztery lata temu zrobił pierwsze podejście do kwestii ogniw. Wtedy jednak ich uwagę przykuły tzw. SOFC (solid oxide fuel cells). Takowe zazwyczaj wymagają do działania wysokich temperatur, przekraczających 800 stopni Celsjusza. W toku badań udało się natomiast doprowadzić do powstania CSSFC i obniżenia progu temperaturowego do około 470 stopni Celsjusza.
Nowe ogniwo paliwowe może zapewniać wydajność rzędu 60 procent i obniżać koszty produkcji oraz eksploatacji
Im niższe temperatury, tym wyższa wydajność i bardziej przystępne koszty. Poza tym wzrosnąć powinno bezpieczeństwo, choć jest też druga strona medalu. Niskie temperatury mogą bowiem prowadzić do spowolnienia utleniania paliwa i gromadzenia się osadów węglowych, co skutkuje obniżoną wydajnością. Na szczęście przeprowadzone testy nie wykazały takiego niepożądanego fenomenu. Wydajność paliwowa może wynosić nawet 60 procent – dla porównania obecnie stosowane silniki spalinowe zazwyczaj nie przekraczają 35 procent.
Czytaj też: Jeśli ten samolot na wodór nie jest przyszłością lotnictwa, to nie wiem, co nią jest
W naszych eksperymentach CSSFC wykazywało ultra wysoką przewodność jonową tlenu w temperaturze 550 stopni Celsjusza, osiągając szybkie utlenianie paliwa węglowodorowego. Doprowadziło to do bezprecedensowo wysokiego napięcia obwodu otwartego 1,041 V i bardzo wysokiej szczytowej gęstości mocy 215 miliwatów na centymetr kwadratowy, wraz z doskonałą odpornością na gromadzenie osadów węglowych przy użyciu suchego paliwa metanowego. podsumowuje główny autor badań
