Sydkoreas Ulsan National Institute of Science and Technology har infört nya låga kostnader, högeffektiva kolvätebränsleceller.

Kommersialiseringen av "naturgasbränslecellen" har äntligen kommit i förgrunden, tack vare den senaste utvecklingen av elektrodmaterial som bibehåller långsiktig stabilitet i kolvätebränslen. Fördelen med att använda detta material inkluderar att det använder inre övergångsmetall som en ytterligare katalysator i ett bränslecellsdriftstillstånd.

Detta genombrott kommer från en forskning, utförd av professor Guntae Kim från energi- och kemiteknik vid UNIST i samarbete med professor Jeeyoung Shin från Sookmyoung Women's University, Professor Jeong Woo Han vid University of Seoul, Professor Young-Wan Ju vid Wonkwang University, och professor Hu Young Jeong vid UNIST. Deras resultat, publicerad online i juninumret av den prestigefyllda tidskriften Naturkommunikation , har dykt upp som den lovande kandidaten för nästa generations teknik för direkta kolvätefastoxidbränsleceller (SOFC).

En bränslecell med fast oxid (SOFC) är en elektrokemisk omvandlingsanordning som producerar elektricitet genom att oxidera ett bränsle. SOFC är fortfarande föremål för en ganska intensiv utveckling för sina oförglömliga konkurrensfördelar med långsiktig stabilitet, en hög bränsleflexibilitet, låga utsläpp, samt relativt låg kostnad. SOFC är en möjlig nästa generations bränsleceller, eftersom de kan höja effektiviteten med mer än 90 % när man använder avgasvärmen. Dock, framgångsrik kommersialisering av SOFC har försenats på grund av dess höga produktionskostnad, huvudsakligen relaterad till utvecklingen av elektrodmaterial i kolvätebränsleceller.

Professor Kim har löst problemet med att säkra vätgas genom att utveckla ett nytt anodmaterial (katalysator) som direkt kan använda kolväten, känd som naturgasvätskor (LGL) och LPG, som bränsle för SOFC. Genom att använda denna nyutvecklade katakist, SOFC kan driva bränslecellen utan att omvandla kolvätet till väte externt.

I studien, forskargruppen har föreslagit att övergångsmetaller frigörs från det nya anodmaterialet i reducerande atmosfär. Rent generellt, övergångsmetallerna fungerar som bränsleoxidationskatalysator i SOFC. De rapporterade också att de exsolved Co- och Ni-nanopartiklarna på ytan av den skiktade perovskiten visar god stabilitet utan någon anmärkningsvärd nedbrytning. Dessutom uppvisar den enskilda cellen 1,2 W/㎠ i H2 vid 800 oC, vilket indikerar att prestandan är dubbelt så hög som den för det konventionella elektrodmaterialet (0,6 W/㎠).

"Även om de befintliga anodmaterialen visade bra initial prestanda, på grund av deras långvariga instabilitet och komplexa tillverkningsprocess, de kunde inte drivas tillförlitligt när kolväten användes direkt som bränsle, säger professor Kim, motsvarande författare till tidningen. "Det nya anodmaterialet minskar tillverkningsprocessen och bibehåller god stabilitet, vilket förväntas påskynda kommersialiseringen av SOFC."

Enligt forskargruppen, deras resultat ger en nyckel för att förstå exlösningstrenderna i övergångsmetaller (Mn, Co, Ni och Fe) som innehåller perovskiter och designar högkatalytiska perovskitoxider för bränslereformering och elektrooxidation.