Bränsleceller håller löftet som en ren, förnybar energikälla. Men att hålla dem torra har länge varit en utmaning, eftersom de producerar vatten under processen att omvandla väte och syre till elektricitet.

Nu säger forskare vid University of British Columbia att de kan ha hittat en lösning:förbehandling av elektroden-en nyckelkomponent i bränsleceller-med joniserad syrgas, eller plasma.

"Bränsleceller behöver en liten mängd fukt för att fungera, men för mycket vatten blockerar gasflödet genom cellen, " sa studiens första författare Benjamin Zahiri, en materialvetare. "Plasmabehandling modifierar ytan på elektroden så att överflödigt vatten kan sjunka ner i bottenlagren och rinna bort, utan att torka ut cellen."

Forskare avslöjade ytan på en bränslecellelektrod, som innehåller porösa kollager, till joniserad syrgas under en minut. Behandlingen deponerade varierande mängder syreförande molekyler, som lockar vatten, på ytan.

"De övre lagren fick flest molekyler och de nästa lagren fick gradvis färre molekyler, "sa Zahiri." Genom att skapa denna gradvis minskande "vätbarhet", vattnet dras ner från de övre skikten till de nedre skikten, varifrån den lämnar cellen.

"Strukturen i själva kolskiktet förblir oförändrad."

Studien fokuserade på protonbytesmembran (PEM) bränsleceller, en typ av bränsleceller som vanligtvis används för bilar och lastbilar.

"Våra resultat visar att plasmabehandling är effektiv för att underlätta vattentransport i en PEM -bränslecell, "sa Zahiri." Andra vattentransportstrategier som hydrofoba eller vattenavvisande beläggningar är för dyra eller för komplexa för att vara livskraftiga. "

Plasmabehandling kan också enkelt integreras i tillverkningen av bränslecellskomponenter, enligt forskarna.

"Det är snabbt, låg kostnad och redan i stor utsträckning används i tillverkning, "sa studiens seniorförfattare, Walter Mérida, en maskinteknisk professor som leder Clean Energy Research Center vid UBC. "Det genererar inget kemiskt avfall, så det är miljövänligt."

Teamet undersöker för närvarande andra tillämpningar av plasmabehandling. Enligt Mérida, plasmabehandlingar kan fungera på andra porösa material som används vid energilagring. De kan också integreras i kaustisk soda-baserade industrier, en marknad värd 80 miljarder dollar.

Forskningen beskrevs nyligen i Tillämpad ytvetenskap .