Японские ученые создали электролит для водородных топливных ячеек, работающий при низких температурах

Фукуока, 9 авг - Исследователи из Японии создали электролит для водородных топливных элементов (ВТЭ) на основе наноструктурированного соединения бария, сурьмы, титана и скандия.
Об этом сообщила пресс-служба Университета Кюсю. Ученым удалось снизить рабочую температуру извлечения энергии из молекул водорода до 300°C, что значительно удешевит производство и откроет путь к к их практическому применению.
Профессор Университета Кюсю Й. Ямадзаки в восторге.

Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) - перспективный вид источника энергии. В отличие от аккумуляторов, которые высвобождают накопленную химическую энергию в виде электричества, ТОТЭ преобразуют химическое топливо непосредственно в электричество за счет химических реакций между топливом и окислителем, и продолжают это делать до тех пор, пока топливо имеется.
Твердый электролит - керамический слой - разделяет реагенты, но позволяет им взаимодействовать, перенося заряженные частицы между 2 - мя электродами.
Распространенным типом ТОТЭ, являются водородные топливные элементы, в которых электролит транспортирует ионы водорода (протоны) для выработки энергии. В итоге, газообразный водород преобразуется в энергию и воду.

Системы с ТОТЭ имеют более высокий КПД и более низкие или 0 выбросы по сравнению с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), но их широкое применение сдерживается необходимостью работы при высоких температурах - 700-800°C, при которых электролит оптимально проводит протоны.

Японские химики обнаружили, что наноструктурированный материал на основе оксидов бария, титана, олова и скандия лишен этого недостатка.
Электролиты состоят из различных комбинаций атомов, расположенных в структуре кристаллической решетки. Между атомами перемещается протон. Пришлось изучить много комбинаций материалов и катализаторов.
Добавление химических примесей приводило к засорению кристаллической решетки и замедлению протонов.
Удача пришла при исследовании станната бария (BaSnO₃) и титаната бария (BaTiO₃).
Оказалось, что при добавлении высоких концентраций скандия (Sc), эти соединения имеют эталонную протонную проводимость более 0,01 См/см при 300 °C. Этот уровень проводимости сопоставим с проводимостью современных электролитов для ТЭ при 600–700 °C.
Результаты исследования также опровергают зависимость между уровнем легирования и ионным переносом.
Теперь путь к созданию недорогих ТОТЭ для работы при промежуточных температурах открыт.

Автор: А. Шевченко