گره کور پیل‌های سوختی با فناوری نانو باز شد

محققان دانشگاه وندربیلت در ایالات متحده ، به همراه همکاران دانشگاه کالگری و دانشگاه غربی در کانادا ، موفق به ایجاد رویکردی مبتنی بر گرافیکی شده اند که می تواند عملکرد مجلس نمایندگان را بهبود بخشد.

این یافته یک چالش طولانی در زمینه انرژی پاک را حل می کند و می تواند به تسریع در انتقال جهانی به یک اقتصاد مبتنی بر هیدروژن کمک کند.

سلولهای سوختی به غشاهای تبادل پروتون (PEM) که از پروتون ها عبور می کنند بستگی دارد ، اما باید در برابر عبور مولکول های بزرگتر مانند هیدروژن مقاومت کنند. یکی از روشهای متداول برای بهبود عملکرد ، نازک شدن این غشاها است که باعث کاهش مقاومت در برابر مقاومت و افزایش تراکم قدرت می شود. اما این کاهش ضخامت معمولاً با قیمت نشت هیدروژن خاتمه می یابد و راندمان کلی سیستم را کاهش می دهد.

در این مطالعه ، تیم تحقیقاتی با افزودن یک لایه واحد از گرافن تولید شده توسط رسوب شیمیایی (گرافن CVD) به ساختار PEM ، بدون کاهش هدایت پروتئین غشایی ، بیش از ۵ ٪ نشت هیدروژن را کاهش داد.

لایه گرافن مورد استفاده دارای منافذ دارای اتمی و نانومتر است که به عنوان یک فیلتر هوشمند عمل می کنند: اجازه می دهد پروتون ها عبور کنند ، اما در برابر عبور مولکول های بزرگتر مانند گاز هیدروژن مقاومت می کنند. این ویژگی منحصر به فرد از اهمیت بالایی برخوردار است ، به خصوص در سیستم های سلولی که به دقت بالایی نیاز دارند و نشت بسیار کم دارند.

پیران کیدبی ، استادیار مهندسی شیمیایی و بیودامیلر در دانشگاه واندربلت ، اهمیت این دستاورد را توضیح داد: “شما می خواهید پروتون ها را پشت سر بگذارید ، اما مولکول های هیدروژن را نگه دارید.” روش ما نشت سوخت را بدون کاهش عملکرد نسبت به غشاهای معمولی کاهش می دهد. این در این زمینه بسیار مهم است.

این فناوری جدید محدود به بهبود طرح های فعلی نیست. در عوض ، افق های جدید برای آینده ای مبتنی بر هیدروژن آینده باز است. استفاده از این غشاهای تقویت شده می تواند به طور قابل توجهی بهره وری سلولهای سوخت در صنایعی مانند حمل و نقل سنگین (کامیون ها ، کشتی ها و قطارها) را ارتقا دهد. مناطقی که به دلیل مصرف انرژی زیاد به چالش کشیده می شوند.

کیدامابی افزود: “ما مصارف مهیج داریم.” زیرساخت های تولید هیدروژن و انتقال هنوز محدود است. اما تصور کنید که ما می توانیم هیدروژن را از منابعی مانند زباله های کشاورزی یا صنعتی تولید کنیم و از آن با استفاده از محصولات زراعی خود استفاده کنیم و از آن در سلولهای سوختی بسیار کارآمد برای حمل سیستم های کربن و انرژی بدون کربن استفاده کنیم.