ساخت فناوری جدید سلول سوختی بر اساس کربن خالص

محققان لابراتوار ملی آیداهو یک سلول سوختی طراحی کردند که با استفاده از کربن خالص کار می‌کند.

به گزارش از پایگاه خبری ساینس دیلی، محققان در ساختار آند، الکترولیت و سوخت این سلول نوآوری‌هایی داشته‌اند که موجب شده مصرف این سلول سوختی سه برابر فناوری‌های قبلی سلول‌های سوختی کربن مستقیم (DCFC) باشد.

این سلول در مقایسه با فناوری‌های موجود در دماهای پایین‌تری کار می‌کند و حداکثر توان خروجی آن نیز بیشتر است.

سلول‌های سوختی هیدروژنی با استفاده از واکنش شیمیایی بین هیدروژن و اکسیژن، توان الکتریکی تولید می‌کنند؛ اما سلول‌های سوختی کربن مستقیم قادرند از هر نوع منبع کربنی از جمله زغال‌سنگ، کک، قیر، توده زیستی و ضایعات ارگانیک به عنوان سوخت بهره بگیرند.

از آنجا که این فناوری از سوخت‌های در دسترس بهره می‌برد، در مقایسه با سلول‌های سوختی هیدروژنی کارآیی بیشتری دارد. اما نمونه‌های اولیه DCFC نقاط ضعف متعددی داشت. استفاده از آن‌ها تنها در دمای بالا یعنی 700 تا 900 درجه سانتیگراد امکانپذیر بود که موجب کاهش عمر و کارآیی آن‌ها می‌شد.

همچنین این سلول‌ها معمولا با استفاده از مواد اولیه گران‌قیمت مقاوم در برابر حرارت ساخته می‌شدند. به علاوه قادر به استفاده موثر از سوخت کربنی نبودند.

اکنون محققان سلولی را ساخته‌اند که در دمای 600 درجه کار می‌کند، از کربن خالص به عنوان سوخت بهره می‌برد و این کربن با استفاده از جریان هوا به درون سلول دمیده می‌شود. به منظور کاهش دمای کارکرد سلول، محققان از مواد به شدت رسانا به عنوان الکترولیت استفاده کردند که کارآیی خود را در دماهای پایین نیز حفظ می‌کنند.

همچنین میزان کربن مصرفی را با استفاده از آندی که با استفاده از فناوری چاپ سه‌بعدی ساخته شده است، افزایش دادند. این آند از فیبرهای متخلخل و توخالی ساخته شده که مانند پارچه به هم بافته شده‌اند. بدین ترتیب سطح در دسترس برای انجام واکنش شیمیایی افزایش چشمگیری یافته است.

پیشرفت فناوری ساخت سلول‌های سوختی با استفاده از کربن خالص می‌تواند منجر به تولید کارآمدتر الکتریسیته پاک با استفاده از منابعی مانند توده زیستی شود.

گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Advanced Materials منتشر شده است.