Tím z americkej z wisconsinskej univerzity navrhol palivovú bunku využívajúcu lacnejšie materiály a organické zložky, ktoré sú schopné prepravovať elektróny aj protóny.
Palivové bunky boli po dlhú dobu považované za potenciálny zdroj elektrickej energie. Tieto zariadenia boli dokonca objavené už niekedy okolo roku 1830 a dokázali produkovať elektrickú energiu priamo z chemických prvkov, ako je napríklad vodík alebo kyslík, pričom výsledkom tohto procesu bola len vodná para. Úskalím tohto prístupu je skutočnosť, že väčšina palivových buniek je však príliš finančne náročná, neefektívna alebo v sebe spája oba tieto atribúty.
Nový pohľad
V rámci novoobjaveného prístupu inšpirovaného biológiou, tím z americkej z wisconsinskej univerzity navrhol palivovú bunku využívajúcu lacnejšie materiály a organické zložky, ktoré sú schopné prepravovať elektróny aj protóny. V tradičnej palivovej bunke sú elektróny a protóny prenášané z jednej elektródy do druhej, kde sa potom zmiešajú s kyslíkom a spoločne vytvárajú vodu. Tento proces tak konvertuje chemickú energiu na elektrickú energiu. V prípade, že chceme získať zmysluplné množstvo v čo najkratšom čase, však k tomu potrebujeme určitý katalyzátor, ktorý urýchli prebiehajúce reakcie.
V súčasnosti je najlepším katalyzátorom na trhu platina, ktorá je však drahá. To spôsobuje, že palivové bunky sú finančne náročné a je to aj jeden z dôvodov, prečo jazdí po amerických cestách len niekoľko tisíc automobilov na vodík. Profesor chémie Shannon Stahl uviedol, že ako katalyzátor môže byť využívaný aj iný lacnejší kov, avšak len v takom prípade, kedy bude použitý vo veľkom množstve. Problém podľa neho nastáva najmä v prípade, keď pridáme príliš veľa katalyzátora do elektródy. Materiál sa stáva menej efektívnym, čo vedie k strate energetickej efektívnosti.
Riešenie tímu
Výskumný tím v rámci svojej práce navrhol použitie nízkonákladového kovu, ktorým je kobalt. Tento materiál vložili do vedľajšieho reaktora, kde veľké množstvo kobaltu neprekážalo výkonu. Následne navrhli stratégiu na prenos elektrónov a protónov tam a naspäť z reaktora do palivovej bunky. Vhodným nosičom sa v tomto prípade ukázala zlúčenina zvaná chinón, ktorá je schopná prenášať dva elektróny a protóny v rovnakom čase. V nastavenom modeli chinón vyzdvihol uvedené zložky v elektróde palivovej bunky a preniesol ich do neďalekého reaktora vyplneného lacným kobaltovým katalyzátorom a následne sa vrátil do palivovej bunky, aby odtiaľ vyzdvihol ďalších „pasažierov“.
Mnohé chinóny degradujú na dechtovú látku už po niekoľkých takýchto „výletoch“. Tím profesora Stahla však navrhol ultra stabilný derivát chinónu. Modifikáciou jeho štruktúry dokázali rapídne spomaliť opotrebenie a poškodenie samotného chinónu. „Aj napriek tomu, že to nie je konečné riešenie, náš koncept predstavuje nový prístup k riešeniu tohto problému,“ doplnil profesor Stahl.
Pôvodný článok nájdete na tomto linku.
