Топливные элементы похожи на батареи, но отличаются от них главным образом тем, что они постоянно пополняются за счет потребляемых реагентов, обычно кислорода и водорода. «После процесса выработки электроэнергии они производят тепло и воду в виде отходов», — пояснила д-р Кармеле Видаль, исследователь из группы IMaCris / MaKrisI UPV / EHU. Вот почему они указаны как «чистые источники энергии, поскольку они не выделяют парниковые газы в процессе преобразования энергии», — добавил исследователь.
Исследовательская группа UPV / EHU работала над определенным типом топливных элементов: твердооксидные топливные элементы или SOFC, которые работают при высокой температуре.
В отличие от обычных элементов, их ионопроводящий электролит является твердым, что дает различные преимущества по сравнению с другими типами элементов, как объяснил Видаль: «Материалы относительно недорогие, их чувствительность к примесям в топливе низкая, они очень эффективны и мощны. Более того, поскольку компоненты прочные, их конфигурация гораздо более универсальна, поскольку ими можно манипулировать.«С другой стороны, исследователь подчеркивает, что« используются очень дорогие материалы, потому что ячейки работают при высоких температурах »."
«Многие исследования показывают, что улучшение контакта между соединителем и катодом является одной из серьезных проблем при производстве ТОТЭ», — отметил Видаль. Для этого необходимо использовать новые материалы, которые улучшат связь между этими компонентами без снижения емкости ячейки. Материалы, используемые в качестве контактного слоя между соединителем и катодом, должны обладать высокой электронной проводимостью, хорошей химической и структурной стабильностью при рабочей температуре (элементы работают при 600-800 ° С ºC).
Преовскиты, для катода и контактного слоя
Чтобы соответствовать всем этим требованиям, исследовательская группа UPV / EHU выбрала материалы типа перовскита. Название происходит от относительно редкого минерала в земной коре, но оно было распространено на более общую группу кристаллов, имеющих такую же структуру.
В своих исследованиях они работали с перовскитами для разработки определенных компонентов в частях топливного элемента, таких как «катод и контактный слой».
Мы увидели, что материалы типа перовскита являются хорошими электронными и ионными проводниками; поэтому они подходят для конструкции контактного слоя и катода соответственно », — сказал Видаль.
Способ его синтеза не менее важен, чем тип материала, используемого для производства компонентов топливных элементов. Температура и время грунтования, среди прочего, являются переменными, которые влияют на микроструктуру материала, что имеет решающее значение с точки зрения его свойств », — пояснил исследователь. Среди изученных методов синтеза наиболее эффективным средством грунтовки перовскитов является горение.
По сути, это реакция между нитратами в качестве окислителя и глицином в качестве топлива. Это вызывает самовозгорание, пламя достигает высокой температуры и происходит образование необходимого материала.
В настоящее время существуют прототипы и один или два коммерческих продукта на основе этих топливных элементов, но основная проблема, с которой они сталкиваются, заключается в том, что «они еще не очень рентабельны, хотя над этим аспектом ведется работа», — отметила она. Поскольку они представляют собой устройства для подачи энергии, придуманные для оборудования, требующего высокой мощности, Видаль считает, что они предлагают способ «децентрализации зависимости, которая в настоящее время существует от электросети, помимо предложения средств для производства электроэнергии, которая не зависит от электросети». на масле.«Совершенно честно, — заключает она, — я верю, что эта технология станет самостоятельной, когда нынешняя система станет более дорогой из-за роста цен на сырую нефть."