Для электричества понадобится лишь водяной пар: ученые предложили невероятную технологию

Согласно исследованию, водяной пар может удвоить проводимость ТОТЭ, т.к. пар удваивает поток ионов кислорода в керамике, повышая эффективность устройств при температуре 490 °C, пишет interestingengineering.com.

Топливные элементы: просто добавь воды

Большинство топливных элементов преобразуют водород и кислород в электричество, а водяной пар при этом является побочным продуктом. ТОТЭ обычно работают при чрезвычайно высоких температурах — до 1000 °C, — что приводит к разрушению материалов и удорожанию систем. По этой причине исследователи ищут новые керамические электролиты, работающие при более низких температурах (от 400 °C до 600 °C), сохраняя при этом эффективную проводимость ионов.

Японские ученые решили добавить в состав керамический материал под названием оксид бария-ниобия-молибдена (Ba₇Nb₄MoO₂₀). Он родственный перовскиту, имеет кристаллическую структуру и годится для переноса ионов. В его структуре ионы оксида (O²⁻) могут перемещаться, используя пустоты в решетке, а при воздействии водяного пара Ba₇Nb₄MoO₂₀ проводит оксидные ионы гораздо эффективнее. Водяной пар поглощается кристаллом, что добавляет в структуру больше ионов кислорода (O²⁻). Эти ионы создают и разрушают небольшие димерные структуры (Nb/Mo)₂O₉ внутри решетки, что облегчает движение других оксидных ионов. В итоге, ионы двигаются быстрее и свободнее. При температуре 360 °C проводимость удалось увеличить вдвое.

Революционное открытие в области топливных элементов

Данное исследование доказывает, что низкотемпературные твердооксидные топливные элементы вполне реальны. Если топливные элементы смогут работать при температуре около 500 °C вместо 1000 °C, они смогут прослужить дольше благодаря меньшей деградации материалов. Это также поможет их удешевить, поскольку не потребуются дорогостоящие катализаторы. Исследователи уверены, что в будущем ТОТЭ станут более практичными и широко используемыми в обрасти чистой энергетики.

Ожидается, что данное открытие значительно ускорит разработку ионных проводников, которые необходимы для топливных элементов и паровых электролизеров. Эти устройства являются ключевыми компонентами "зеленой" энергетики в целом.

Для справки: топливный элемент — электрохимический источник тока, в котором электродвижущая сила возникает в результате электрохимических процессов из постоянно поступающих активных веществ.