Grafeenin avulla polttokennoille 200 000 tunnin käyttöikä

Akkukäyttöiset henkilöautot ovat jo osoittaneet käyttökelpoisuutensa. Akkujen yhä jatkuvat kehitys vie alaa eteenpäin mutta raskaiden ajoneuvojen erilaiset tarpeet ja käyttöolosuhteet ovat akuille ylittämättömiä haasteita.

Niille onkin ajateltu käyttövoimaksi polttokennoja mutta niiden ongelmana ovat erityisesti kustannukset, käyttöikä ja tehokkuus.

Professori Yu Huangin johtama Kalifornian yliopiston (UCLA) tutkimusryhmä on äskettäin suunnitellut uuden platina (Pt) -pohjaisen nanokatalyytin, materiaalin, joka nopeuttaa kemiallisia reaktioita ja voi auttaa parantamaan polttokennojen tehokkuutta ja kestävyyttä.

Platina ja muut metalliseosmetallit, joita tyypillisesti käytetään PEMFC:iden katalyyttien valmistukseen, pyrkivät vähitellen liukenemaan ja osa niiden atomeista saostuu uudelleen muille hiukkasille, jolloin ne kasvavat. Tämä prosessi pienentää katalyytin pinta-alaa, joka voi nopeuttaa polttokennojen reaktioita, mikä lopulta aiheuttaa niiden suorituskyvyn heikkenemisen ajan myötä.

"Tutkimuksemme syntyi kiireellisestä tarpeesta poistaa hiilidioksidipäästöt raskaista ajoneuvoista, kuten kaukoliikenteen kuorma-autot, jotka vaativat laajempaa toimintasädettä ja kestävyyttä", toteaa Huang, Phys.org-uutissivustolle antamassaan lausunnossa.

Teknisesti uudessa ratkaisussa on kyse grafeenisella nanotaskulla suojattu, huokosiin rajattu ja sähkökemiallisesti saavutettava Pt-nanokatalyytti, joka on tuettu Ketjenblack-hiilellä.

Sen suunnittelun lähtökohtana on ollut raskaiden ajoneuvojen käyttösovellukset. Sille on saavutettu merkittävä aktiivisuus ja kestävyys kaikissa käyttöolosuhteissa ja ne lupaavat ennennäkemättömän pitkän, yli 200 000 tunnin polttokennon käyttöiän ja korkean 71,9 %:n huippuhyötysuhteen. Nämä seikat tekevät siitä erittäin houkuttelevan kehittyville raskaiden käyttöjen polttokennoille.

Aiheesta aiemmin:

Vetyä tankaten

Tehokas fotoreaktori ja kestävä polttokennoarkkitehtuuri

Jalometalleista vapaa polttokenno