Этот прорыв стал результатом исследования, проведенного профессором Гунтэ Ким из энергетики и химической инженерии в UNIST в сотрудничестве с профессором Джеён Шин из женского университета Сукмён, профессором Чон У Хан из Сеульского университета, профессором Юн-Ван Джу из университета Вонкван и профессором Ху Ён Чжон из UNIST. Их результаты, опубликованные в июньском выпуске журнала Nature Communications, стали многообещающим кандидатом для технологии топливных элементов с прямым углеводородом на твердом оксиде (ТОТЭ) следующего поколения.
Твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ) — это устройство электрохимического преобразования, которое вырабатывает электричество путем окисления топлива. ТОТЭ все еще подвергается довольно интенсивной разработке из-за своих незабываемых конкурентных преимуществ, таких как долгосрочная стабильность, высокая топливная гибкость, низкие выбросы, а также относительно низкая стоимость. ТОТЭ являются возможными топливными элементами следующего поколения, поскольку они способны повысить эффективность более 90% при использовании тепла выхлопных газов. Однако успешная коммерциализация ТОТЭ была отложена из-за высокой стоимости производства, связанной в основном с разработкой электродных материалов в углеводородных топливных элементах.
Профессор Ким решил проблему защиты водорода, разработав новый анодный материал (катализатор), который может напрямую использовать углеводороды, известные как сжиженный природный газ (LGL) и LPG, в качестве топлива для SOFC. Используя этот недавно разработанный катализатор, ТОТЭ может управлять топливным элементом без внешнего преобразования углеводорода в водород.В исследовании группа исследователей предположила, что переходные металлы выделяются из нового материала анода в восстановительной атмосфере. Обычно переходные металлы действуют как катализатор окисления топлива в ТОТЭ.
Они также сообщили, что растворенные наночастицы Co и Ni на поверхности слоистого перовскита демонстрируют хорошую стабильность без заметной деградации. Кроме того, единичная ячейка выдает 1,2 Вт / см2 в H2 при 800 ° C, что указывает на то, что производительность в два раза выше, чем у обычного электродного материала (0,6 Вт / см2).«Хотя существующие анодные материалы продемонстрировали хорошие начальные характеристики из-за их длительной нестабильности и сложного производственного процесса, они не могли надежно работать при использовании углеводородов непосредственно в качестве топлива», — говорит профессор Ким, автор статьи. «Новый анодный материал сокращает производственный процесс и сохраняет хорошую стабильность, что, как ожидается, ускорит коммерциализацию ТОТЭ».
По словам исследовательской группы, их результаты дают ключ к пониманию тенденций распада переходных металлов (Mn, Co, Ni и Fe), содержащих перовскиты, и разработки высококаталитических оксидов перовскита для риформинга топлива и электроокисления.