Топливные элементы расщепляют биомассу с помощью света или тепла
Низкотемпературные топливные элементы на метаноле и на водороде прекрасно изучены. До сих пор они были не могут напрямую применять биомассу в качестве горючего из-за отсутствия действенной совокупности катализа для полимерных материалов. Учёные из Технологического университета Джорджии (Georgia Institute of Technology) в первый раз нашли решение проблемы, и создали новый тип топливного элемента, что преобразует биомассу конкретно в энергию посредством катализатора, активируемого солнечным светом либо теплом.
Новый низкотемпературный гибридный топливный элемент способен трудиться с широким спектром сырья, а также с крахмалом, целлюлозой, лигнином, древесными опилками, растительными и пищевыми отходами. Устройство возможно использовано как в маломощных источниках энергии для обеспечения населения развивающихся государств, так и, при наличии достаточного количества биомассы, в составе больших энергетических объектов. Результаты изучения размещены в издании Nature Communications.
«Мы создали новый способ, что способен перерабатывать биомассу при комнатной температуре. Наряду с этим не исчерпывается вид биомассы, которую возможно применять, вероятна переработка практически любого типа биомассы, — поведал доктор наук Юлин Дэн (Yulin Deng). — Это весьма неспециализированный подход к применению органических видов отходов и множества биомассы для производства электричества без необходимости очистки исходных материалов».
Задача топливных элементов на биомассе пребывает в расщеплении углеродосодержащих цепочек природных полимеров. К сожалению, её тяжело решить, применяя простые катализаторы, среди них и которые содержат драгоценные металлы.
Для решения проблемы учёные пробуют применять микробные топливные элементы, в которых биомассу расщепляют ферменты и микробы. Но и данный процесс не лишён недочётов. Мощность таких элементов ограничена, ферменты и микробы перерабатывают только определённые виды биомассы, в целом микробная совокупность зависит от многих факторов.
Юлин Дэн и его команда взяли устойчивые результаты, введя в совокупность для активации окислительно-восстановительных реакций топливного элемента внешний источник энергии. В новом устройстве биомассу измельчают и смешивают с раствором катализатора полиоксометаллата, по окончании чего воздействуют на смесь теплом либо светом. Катализатор трудится в один момент в качестве носителя и окислителя заряда, он окисляет биомассу и доставляет заряды к аноду топливного элемента.
Совокупность владеет большими преимуществами, среди которых объединение в одном ходе фотохимического и светотеплового расщепления биомассы, что ведет к высокой эффективности в целом. В топливных элементах не употребляются драгоценные металлы, процесс протекает стабильно, и не предъявляет высоких требований к качеству сырья.
Совокупность может применять взвеси и растворы биомассы либо органических материалов. В лабораторных опытах топливные элементы трудились непрерывно в течении 20 часов, по окончании чего катализатор возможно было применять повторно без дополнительной обработки.
В напечатанной работе исследователи сказали о большой плотности мощности 0,72 мВт/см2, что практически в 100 раза больше, чем способны демонстрировать лучшие микробные элементы. Но, Дэн говорит, что мощность возможно расширить ещё в 5-10 раз, оптимизировав процесс.
Facepla.net по данным Georgia Tech
