(Phys.org) - Bränsleceller, som genererar elektricitet från den kemiska energin i ett bränsle som väte, inte är i stånd att lagra energi. När en bränslecells vätestillförsel tar slut eller tillfälligt avbryts, cellens effekt minskas snabbt till noll. Om en applikation kräver energilagring, då måste bränslecellen kopplas till en extern laddningsenhet, som ett batteri, vilket ökar systemets vikt och volym. Men nu har forskare konstruerat en vätebränslecell med en ny anod som kan leverera el upp till 14 gånger längre än konventionella bränsleceller, vilket kan vara särskilt användbart för mobila energitillämpningar.

Forskarna, Quentin Van Overmeere, Kian Kerman, och Shriram Ramanathan, vid Harvard School of Engineering and Applied Sciences i Cambridge, Massachusetts, har publicerat sin studie om energilagring av fastoxidbränsleceller (SOFC) i ett nyligen utgåva av Nano bokstäver .

I deras studie, forskarna tillverkade fastoxidbränslecellens anod med antingen vanadinoxid eller en kombination av vanadinoxid och porös platina. Vanadin är känt för sin tendens att ändra oxidationstillstånd, en process som innebär överföring av elektroner. Eftersom en nyckel för att möjliggöra för bränsleceller att lagra laddning är att använda material som reversibelt kan överföra elektriska laddningar, vanadiums egenskaper gör den till en bra kandidat för denna teknik.

"Denna tunnfilms SOFC drar nytta av de senaste framstegen inom lågtemperaturdrift för att införliva ett nytt och mer mångsidigt material, "sa Ramanathan." Vanadiumoxid vid anoden beter sig som ett multifunktionellt material, så att bränslecellen både kan generera och lagra energi. "

Forskarnas experiment visade att efter att bränsletillförseln har stängts av, bränsleceller med vanadinoxidanoden kan generera ström i mer än 3 minuter, jämfört med cirka 10-15 sekunder för bränsleceller med porösa platina-anoder. Båda bränslecellerna producerade en jämförbar mängd kraft, och forskarna förväntar sig att framtida förbättringar kommer att förlänga denna tid ytterligare. Med förmågan att lagra elektrokemisk energi, den nya enheten kan ses som en kombination av egenskaperna hos en bränslecell och ett batteri.

Tills vidare, forskarna vet inte exakt vad som gör att den nya bränslecellen kan köras efter att tillförseln har stängts av. De identifierade och testade tre möjliga laddningsmekanismer, med resultaten visar att reversibel oxidation av anoden bidrog med en del av den observerade laddningen, men stod inte för allt. Fyndet tyder på att kraftproduktionen i avsaknad av bränsle härrör från flera mekanismer.

Även om identifiering av de bakomliggande mekanismerna kommer att kräva ytterligare forskning, upptäckten att vanadinoxidanoder kan lagra energi och leverera kraft när bränsletillförseln är uttömd kan vara användbar för att utveckla framtida miniatyrkällor. Applikationer kan inkludera autonoma miniatyrsystem, militär teknik, och andra enheter som måste fungera under korta tidsperioder.

"Obemannade luftfordon, till exempel, skulle verkligen ha nytta av detta, "sa Van Overmeere." När det är omöjligt att tanka i fältet, en extra boost av lagrad energi kan förlänga enhetens livslängd avsevärt. "

Copyright 2012 Phys.org
Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivet eller omfördelat helt eller delvis utan uttryckligt skriftligt tillstånd från PhysOrg.com.