Bränsleceller är föroreningsfria kraftkällor som omvandlar kemisk energi till elektricitet med hög effektivitet och nollutsläpp. Bränslecellsbilar, lastbilar, och bussar skulle tillåta människor att resa långa sträckor med bekväm tankning och mindre koldioxidavtryck.

Forskare vid University of Delaware arbetar med teknik för att göra bränsleceller billigare och mer kraftfulla så att bränslecellsfordon kan vara ett gångbart alternativ för alla en dag. Traditionell bränslecellsforskning involverar vätebränsleceller, men UD-forskarna konstruerar bränsleceller som använder ammoniak istället.

I en ny analys publicerad i tidskriften Joule , ett team av ingenjörer vid Center for Catalytic Science and Technology fann att bland bränslen som produceras från förnybar energi, ammoniak har den lägsta kostnaden per ekvivalent gallon bensin.

"Som ett kvävebaserat flytande bränsle, ammoniak är billigare att lagra och distribuera än väte och undviker koldioxidutsläpp från andra flytande bränslen, som är dyra att fånga", sa Brian Setzler, en av huvudförfattarna och en postdoktor vid UD.

Utmaningarna, dock, är att ammoniak inte fungerar i en protonbytesmembranbränslecell; och att ammoniak är svårare att oxidera än väte, vilket gör att ammoniakbränsleceller producerar mindre effekt än vätebränsleceller. Teamet löste det första problemet genom att använda bränsleceller med hydroxidutbytesmembran som har studerats i över ett decennium i Yushan Yans labb, en framstående ingenjörsprofessor vid UD. Assisterad av ett anslag på 2,5 miljoner USD från REFUEL-programmet för Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) i det amerikanska energidepartementet, UD-teamet konstruerade ett bränslecellmembran som kan arbeta vid högre temperaturer för att påskynda ammoniakoxidationen. De identifierade också katalysatorer som inte var förgiftade av ammoniak.

"Med dessa förbättringar, vi har demonstrerat en ny prototyp för direkt ammoniakbränslecell med en toppeffekttäthet på 135 milliwatt per kvadratcentimeter, vilket stänger mycket av prestandagapet jämfört med väte, " sa forskarassistent Yun Zhao, uppsatsens huvudförfattare som har arbetat med direkta ammoniakbränsleceller sedan 2016.