Protonowe ceramiczne ogniwa elektrochemiczne (PCEC) to stosunkowo nowa technologia, którą można wykorzystać zarówno do produkcji energii, jak wytwarzania paliwa wodorowego. Bazuje ona na tlenkowych elektrolitach, które transportują protony. Podstawowym problemem w tej technologii jest to, że muszą działać w bardzo wysokich temperaturach powyżej 500 st. C. Tylko wtedy osiągają one satysfakcjonującą efektywność energetyczną.
Czytaj też: Z laptopów przerzucili się na perowskity. Po co Toshibie takie ogniwa?
Badacze z Uniwersytetu Stanowego Kansas, Colorado School of Mines, Centrum Technicznego Nissana na Amerykę Północną, Centrum Badawczego Nissana w Japonii oraz Uniwersytetu Oklahomy podzielili się na łamach Nature Energy propozycją ulepszonej wersji PCEC.
Protonowe ceramiczne ogniwa elektrochemiczne. Teraz są odrobinę lepsze
Opracowali oni proste i skalowalne rozwiązanie do produkcji cienkich, chemicznie jednorodnych i wytrzymałych elektrolitów, które będą mogły przewodzić protony – piszą uczeni w artykule. Ponadto zaprojektowali oni również kompozytową katodę o składzie Ba0,62Sr0,38CoO3-δ–Pr1,44Ba0,11Sr0,45Co1,32Fe0,68O6−δ, która obniża różne rodzaje rezystancji w ogniwie.
Czytaj też: Osobliwe ogniwa słoneczne na budynkach. W Korei Południowej wiedzą, jak montować je prawidłowo
W rezultacie otrzymano PCEC, które podczas testów osiągnęło całkiem przyzwoite parametry pracy, w tym gęstość mocy. Były to wartości odpowiednio ok. 0,75 W/cm2 przy 450 st. C i ok. 0,10 W/cm2 przy 275 st. C. Tak wyglądała praca urządzenia w formie ogniwa paliwowego, a kiedy przetestowano je w trybie elektrolizera, to uzyskano wysoką gęstość prądu -1,28 A/cm2 przy 1,4 V i 450 st. C.
Udało się naukowcom obniżyć temperaturę pracy ogniwa, nie tracąc zbytnio na gęstości mocy. Niemniej widoczny jest wyraźny spadek tego wskaźnika, kiedy urządzenie pracuje przy temperaturze grubo poniżej 300-400 st. C. Póki co musimy cieszyć się tym, co mamy. Autorzy badań zachwalają swoje protonowe ceramiczne ogniwo elektrochemiczne, ponieważ jako jedyne wykazuje wysoką stabilność przy 400 st. C.
Czytaj też: Kuriozalna praktyka tchnęła życie w stare ogniwa wodorowe. Mogą działać nawet o połowę dłużej
A czy uda się jeszcze obniżyć ten pułap ciepła? Być może tak, ale przyjdzie nam na to jeszcze poczekać, jak również na pełną komercjalizację tego rozwiązania (o ile producenci będą nim zainteresowani).
