Топливные элементы, генерирующие электричество из водорода, обещают стать перспективным источником энергии, но пока они слишком дороги и неэффективны. Американские исследователи намерены усовершенствовать технологию за счет новых материалов.
В традиционных топливных элементах электроны и протоны водорода транспортируются от одного электрода к другому, а затем реагируют с кислородом, образуя электрическую энергию и, в качестве побочного продукта, воду. Для ускорения этой реакции необходим катализатор.
Лучший из доступных катализаторов — платина. К сожалению, цена этого металла высока, что делает топливные элементы дорогими.
Платину можно заменить более дешевыми катализаторами, например, кобальтом, но их нужно много, что снижает энергоэффективность всей установки. Специалисты из Висконсинского университета в Мэдисоне (США) обошли эту проблему, вынеся катализатор в отдельный отсек, где он не помешает работе топливного элемента. Связь между этим отсеком и электродами осуществляется за счет органического «челнока» — молекулы хинона, сообщает Phys.org.
Хинон способен нести одновременно по два электрона и протона. В новом топливном элементе молекула собирает эти частицы на электроде, транспортирует в реактор с катализатором, а затем возвращается обратно за новыми «пассажирами».
Многие хиноны деградируют после нескольких циклов, однако команда создала сверхстабильный вариант молекулы. Срок ее службы увеличился более чем в 100 раз — до 5000 часов.
В дальнейшем ученые намерены дополнительно повысить эффективность хинона.
Экспериментальный топливный элемент пока выдает лишь 20% от КПД традиционных. Тем не менее, система работает намного эффективнее, чем аналогичные установки с органическими передатчиками. Конечная цель ученых — создание стабильного безуглеродного источника энергии на водородном топливе.
Крупные корпорации уже заинтересовались возможностями водородных топливных элементов. Например, компания Hyundai разрабатывает грузовик, который будет использовать этот источник энергии. Водородные элементы также собирается использовать Nicola Motors, которая планирует стать конкурентом Tesla в экологически чистых грузоперевозках.
