Bước đột phá về năng lượng: Các nhà nghiên cứu công nghệ tạo ra loại pin nhiên liệu mới

Bước đột phá về năng lượng: Các nhà nghiên cứu công nghệ tạo ra loại pin nhiên liệu mới

    Giống như pin, pin nhiên liệu tạo ra năng lượng thông qua quá trình điện hóa. Không giống như pin, chúng không bị cạn kiệt hoặc cần sạc lại. Tuy nhiên, những lợi thế tiềm năng của pin nhiên liệu bị bù đắp bởi những thách thức bao gồm chi phí, hiệu suất và độ bền.

     

     

    Nhà nghiên cứu Yun Hang Hu của Đại học Công nghệ Michigan và hai sinh viên tốt nghiệp, Hanrui Su và Wei Zhang, đã thực hiện những thách thức đó, thay đổi con đường thông thường của pin nhiên liệu bằng cách tạo ra một giao diện giữa chất điện phân và cacbonat nóng chảy như một kênh cực nhanh để chuyển ion oxy.

    Hu cho biết: “Điều này cho phép chúng tôi phát minh ra một loại pin nhiên liệu hoàn toàn mới, pin nhiên liệu rắn có cấu trúc siêu tầng cacbonat (CSSFC)”. và Kỹ thuật tại Michigan Tech.

    Giống như các loại pin nhiên liệu khác, CSSFC có nhiều mục đích sử dụng tiềm năng, từ việc cung cấp năng lượng để vận hành các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu và phát điện tại nhà cho đến toàn bộ nhà máy điện. Vì CSSFC linh hoạt về nhiên liệu nên chúng mang lại độ bền và hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn ở nhiệt độ vận hành thấp hơn so với các loại pin nhiên liệu khác.

    Hầu hết các tế bào nhiên liệu đều chạy bằng hydro—thường được sản xuất từ ​​các hợp chất chứa hydro, thường là khí mê-tan —thông qua một quy trình đắt tiền gọi là cải tổ. Nhưng CSSFC được phát triển trong phòng thí nghiệm của Hu có thể sử dụng trực tiếp khí mê-tan hoặc nhiên liệu hydrocacbon khác .

    Hu cho biết tính linh hoạt của nhiên liệu được đặc biệt quan tâm đối với các ứng dụng thương mại. Và, hiệu suất điện hóa của pin nhiên liệu mới ở nhiệt độ hoạt động thấp hơn mang lại một số lợi thế khác. Hu cho biết: “Nhiệt độ hoạt động của pin nhiên liệu oxit rắn thông thường thường là 800 độ C hoặc cao hơn, vì quá trình chuyển ion trong chất điện phân rắn diễn ra rất chậm ở nhiệt độ thấp hơn. "Ngược lại, chất điện phân cấu trúc thượng tầng của CSSFC có thể cung cấp khả năng truyền ion nhanh ở 550 độ C hoặc thấp hơn—thậm chí thấp tới 470 độ C."

    Nhiệt độ hoạt động tương đối thấp mang lại hiệu quả lý thuyết cao và chi phí chế tạo tế bào thấp hơn. Hu cho biết nó cũng có khả năng hoạt động an toàn hơn so với các loại pin nhiên liệu rắn khác.

    Các thử nghiệm trên CSSFC cũng cho thấy điện áp hở mạch (OCV) cao chưa từng thấy, cho thấy không có hiện tượng thất thoát dòng điện và hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao.

    Hu ước tính rằng hiệu quả sử dụng nhiên liệu của CSSFC có thể đạt tới 60%. Để so sánh, hiệu suất nhiên liệu trung bình của động cơ đốt trong nằm trong khoảng từ 35% đến 30%. Hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao hơn của CSSFC có thể dẫn đến lượng khí thải carbon dioxide trong xe thấp hơn.

    Nghiên cứu được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia .

    Zalo
    Hotline