Droga do tańszych samochodów napędzanych wodorem

Autor zdjęcia: yino19700 / pixabay.com
Samochody zasilane wodorem byłyby tańsze, gdyby nauka znalazła zamiennik platyny, niezbędnej obecnie jako katalizator reakcji zachodzących w ogniwach paliwowych. W tej roli najlepiej zapowiadają się inspirowane naturalnymi proteinami katalizatory węglowe, co sprawdzili dr inż. Wojciech Kiciński i dr inż. Sławomir Dyjak z Wydziału Nowych Technologii i Chemii WAT oraz dr inż. Wojciech Tokarz z Instytutu Chemii Przemysłowej.

Samochody zasilane wodorem, np. Toyota Mirai, wykorzystują ogniwa paliwowe do wydajnego przetwarzania energii chemicznej wodoru w prąd elektryczny. Uzyskiwanie energii elektrycznej z wodoru jest bardzo powolnym procesem, polegającym na utlenianiu wodoru tlenem z powietrza w sposób kontrolowany i niebezpośredni. Proces ten wymaga katalizatora – obecnie w tej roli stosuje się platynę. Jest to drogi materiał, a co za tym idzie – wysokie są również koszty ogniw paliwowych i, w konsekwencji, samochodów zasilanych wodorem. Naukowcy poszukują zatem tańszych zamienników platyny.

 

W  ten trend wpisują się również badania prowadzone w Instytucie Chemii Wojskowej Akademii Technicznej i we współpracujących instytucjach. Pod koniec września w czasopiśmie Journal of Power Sources ukazał się artykuł na ten temat pt. „Carbon gel-derived Fe-N-C electrocatalysts for hydrogen-air polymer electrolyte fuel cells”.

 

„Przez lata zajmujemy się materiałami węglowymi, a ostatnio – zgodnie ze światowymi trendami – skupiliśmy się na syntezie zaawansowanych materiałów węglowych do procesów konwersji energii,  które zazwyczaj wymagają katalizatorów. Wyniki opublikowane w naszej pracy leżą w kręgu zainteresowań badaczy zajmujących się technologią czystych lub odnawialnych źródeł energii” – tłumaczy w imieniu zespołu chemików dr inż. Wojciech Kiciński.

 

Autorzy pracy przebadali materiały węglowe z dodatkami azotu i żelaza. Chcieli wiedzieć, jak sprawdzą się one w roli zamienników platyny w pracującym ogniwie paliwowym typu wodór-powietrze.

 

„Materiały tego typu działają na podobnej zasadzie jak proteiny i enzymy, które w organizmach tlenowych odpowiadają za procesy redukcji i transportu tlenu. Zarówno ogniwa paliwowe jak i organizmy żywe uzyskują energię z paliwa, np. z wodoru lub glukozy, poprzez jego kontrolowane utlenienie za pomocą tlenu z powietrza” – wyjaśnia dr Kiciński i dodaje, że kontrolowana redukcja tlenu atmosferycznego do wody wymaga katalizy.

 

Z badań wynika, że inspirowane naturalnymi proteinami katalizatory węglowe typu Fe-N4-C są obecnie najbardziej konkurencyjnymi zamiennikami platyny w technologii niskotemperaturowych ogniw paliwowych.    

 

Więcej w cyklu „Najlepsze Publikacje”

 

tekst źródłowy, grafika Wojciech Kiciński 
fot. yino19700 / pixabay.com

red. Karolina Duszczyk

Autor zdjęcia: Wojciech Kiciński