Badacze z Idaho National Laboratory (INL) w Stanach Zjednoczonych stworzyli nowoczesne ogniwo paliwowe, które pozwala na generację czystej energii elektrycznej z węgla. Jak mówi przedstawiciel INL, Dong Ding najnowsza węglowa komórka paliwowa DCFC działa przy niższych temperaturach niż poprzednie prototypy i może pozwolić na zrewolucjonizowanie systemów wychwytu węgla z atmosfery.

Ogniwa paliwowe, zwłaszcza te zasilane wodorem, od dłuższego czasu wzbudzają zainteresowanie. Komórki DCFC mają nad nimi tę zaletę, że mogą korzystać z obecnego już w przemyśle paliwa – węgla, odpadów organicznych i biomasy. „Można pominąć cały energochłonny krok związany z wytwarzaniem wodoru”, wyjaśnia Ding.

Dotychczasowo wykorzystanie tego rodzaju komórek paliwowych było utrudnione. Do działania potrzebowały one bardzo wysokich temperatur, co powodowało, że ich konstrukcja wymagała drogich materiałów. Nowy prototyp z INL działa w niższej temperaturze, dając nadzieje na zastosowanie DCFC w praktyce.

Badacze, aby stworzyć komórkę węglową pracującą w niższej temperaturze, wykorzystali nowatorski elektrolit z domieszką tlenku ceru i węglanów. Są to materiały o dużej przewodności, które doskonale sprawdzają się obecnie w wodorowych ogniwach paliwowych.

Aby zwiększyć wydajność komórki, badacze zmaksymalizowali powierzchnię anody, wytwarzając ją w procesie trójwymiarowego tkania ceramiki. Dzięki temu stosunek powierzchni do objętości tego materiału jest bardzo wysoki, co przekłada się na zwiększenie pola powierzchni kontaktu elektrolitu z anodą i podnosi wydajność pracy ogniwa.

Komórka zasilana jest specjalnym paliwem – węglem rozpuszczonym w roztopionych węglanach, co znacznie ułatwia rozprowadzanie go po komórce. „W temperaturze pracy komórki mieszanka ta jest niemalże w pełni płynna, dzięki czemu łatwo wpływać może w interfejs pomiędzy elektrodami”, tłumaczy Ding.

Komórki paliwowe DCFC produkują jedynie dwutlenek węgla, więc są znacznie czystsze od innych węglowych źródeł energii elektrycznej. Dodatkowo, dzięki przewidywalnemu składowi gazów wyjściowych, łatwo da się je integrować z systemami wychwytu węgla z gazów wylotowych – podobnymi do tych, jakie stosuje się w typowych elektrowniach węglowych.

Dzięki wszystkim swoim zaletom komórki nowego rodzaju mogą ułatwić przejście energetyki do w pełni bezwęglowych technologii, co powinno zatrzymać zmiany klimatyczne na ziemi. DCFC mogą dać szansę na wykorzystanie węgla jako paliwa, ale w nowej, czystszej odsłonie.

Źródła: phys.org, Idaho National Laboratory

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.