دانشمندان کشف می کنند چطور می توان چرخه زندگی سلول های سوخت هیدروژن را گسترش داد

فن آوری

URL کوتاه دریافت کنید

دانشمندان دانشگاه پلی تکنیک تومسک (TPU) در حال تولید سلول های سوختی اکسید جامد برای تاسیسات تولید برق از سوخت های هیدروکربن یا هیدروژن هستند.

محققان TPU به همراه همکارانشان در انستیتوی الکترونیک با جریان بالا SB RAS (IHCE SB RAS) روش جدیدی را برای تولید یکی از عناصر اصلی سلول سوختی – الکترولیت پیشنهاد کرده اند. سرویس مطبوعاتی دانشگاه اعلام کرد این کار باعث افزایش عمر پیل های سوختی می شود.

به گفته دانشمندان ، آنها اولین کسانی در روسیه بودند که پیشنهاد کردند از روش پاشش مگنترون برای ایجاد الکترولیت استفاده کنند. آنها با استفاده از این روش لایه بسیار نازکی از الکترولیت بدست آوردند که ضخامت آن بیش از پنج میکرون نبود. این باعث کاهش دمای تولید برق توسط 100 درجه سانتی گراد می شود که به افزایش عمر سلول های سوختی کمک می کند.

©
عکس: دانشگاه پلی تکنیک تومسک

نمونه های سوخت

سلول های سوختی اکسید جامد (یا SOFC) را می توان “قلب” یک نیروگاه هیدروژنی دانست. آنها انرژی سوخت را به انرژی الکتریکی و بخشی به انرژی گرمایی تبدیل می کنند بدون اینکه آن را بسوزانند. سلول های سوختی اکسید جامد می توانند با سوخت های هیدروکربن مانند متان و بوتان و همچنین هیدروژن کار کنند.

سلول سوختی دارای سه لایه است: کاتد ، آند و الکترولیت بین آنها. در نیروگاه ، هیدروژن و هوا از دو طرف مختلف به آنها خورانده می شود. هنگامی که یون های اکسیژن و مولکول های هیدروژن با هم ترکیب می شوند ، یک واکنش شیمیایی ایجاد می شود که گرما و برق تولید می کند. محصول جانبی واکنش آب خالص است.

©
عکس: دانشگاه پلی تکنیک تومسک

Kanipa Ibrayeva ، مهندس REC I.N.Butakova TPU ، نمونه های سوخت را برای آزمایش در یک تجزیه و تحلیل حرارتی آماده می کند

دانشیار مرکز تحقیقات وینبرگ TPU ، آندری سولوویف اظهار داشت: سلول های سوختی اکسید جامد دارای دو مزیت عمده هستند.

“اول از همه ، آنها دارای بازده الکتریکی تا 60٪ هستند ، در حالی که نیروگاه های حرارتی ، توربین گاز یا نیروگاه های هسته ای دارای بازده الکتریکی 40٪ هستند. ثانیا ، آنها سازگار با محیط زیست هستند ، به همین دلیل امروزه در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته اند. با این حال ، هنوز گسترده نیستند و دانشمندان به دنبال روش ها و روش هایی برای تولید پیل های سوختی حتی کارآمدتر ، قابل اطمینان و ارزان هستند. Tomsk مدت طولانی است که با موفقیت در حال توسعه پوشش فیلم نازک با استفاده از روش پاشش مگنترون است ، بنابراین ما تصمیم گرفتیم با استفاده از این روش از الکترولیت استفاده کنیم. و ما ضخامت لایه پنج میکرون را بدست آورده ایم – یکی از بهترین نتایج در میان سایر روش های رسوب الکترولیت “، او به اسپوتنیک گفت.

الکترولیت موجود در پیل سوختی به عنوان سدی بین مولکول های هیدروژن و اکسیژن عمل می کند که در صورت مخلوط شدن مستقیم می تواند منفجر شود. لایه الکترولیت اجازه می دهد تا فقط یونهای اکسیژن مورد نیاز برای یک واکنش ایمن عبور کنند. الکترولیت خود یک فیلم نازک از دی اکسید زیرکونیوم است که با اتریم و اکسید سریم دوپ شده با گادولینیم تثبیت شده است. الکترولیت به آند سرامیکی اعمال می شود.

مهندس تحقیق Egor Smolyansky ، دانشکده فیزیک پر انرژی TPU ، به اسپوتنیک گفت.

دانشگاه پلی تکنیک تومسک مرکز پاشش خلا mag مگنترون خلاuum خود را برای استفاده از چنین روشی ایجاد کرده است.

“پیل های سوختی اکسید جامد معمولی در حدود 850 درجه سانتی گراد کار می کنند. به دلیل الکترولیت نازک ، ما در دمای 750 درجه سانتیگراد کار می کنیم. کاهش دمای کار باعث افزایش چرخه عمر باتری سلول سوختی می شود ، زیرا میزان تخریب مواد در دمای پایین تر کاهش می یابد. الکترولیت نازک نیز چگالی توان را افزایش می دهد. این امکان را فراهم می کند تا برای همان اندازه سلول سوختی انرژی بیشتری دریافت کنید. برای فهمیدن اینکه چرخه عمر عناصر چه مدت طولانی تر می شود ، ما باید آزمایش های طولانی مدت زندگی را انجام دهیم. “، اگور اسمولیانسکی گفت.

TPU شروع به ایجاد کنسرسیومی به نام “دره هیدروژن فناوری” کرد. شرکت کنندگان در آن تحقیق مشترک و توسعه فن آوری های تولید هیدروژن ، حمل و نقل ، ذخیره سازی ایمن و استفاده در بخش انرژی را انجام خواهند داد. این کنسرسیوم شامل انستیتوی تجزیه و تحلیل Boreskov شاخه سیبری آکادمی علوم روسیه ، انستیتوی مشکلات فیزیک شیمی آکادمی علوم روسیه (IPCP RAS) ، انستیتوی سنتز پتروشیمی Topchiev آکادمی علوم روسیه است ( TIPS RAS) ، دانشگاه فنی دولتی سامارا (SSTU) و دانشگاه دولتی ساخالین.