Материалните науки търсят как да увеличат ефективността на горивните клетки

Горивните клетки преобразуват химическата енергия, съхранена в горивото, в електричество – без горене. Те носят голямо обещание да наложат чистата енергия алтернатива над изкопаемите горива, защото използват предимно водород в газообразно състояние, а страничните им продукти са вода и топлина. Освен това имат над два пъти по-голяма ефективност от традиционните технологии на изгаряне.

Горивните клетки обаче все още са скъпи, а частите им могат да деградират с течение на времето.

Чулсунг Бае се е заел да разработи ключов компонент за горивните клетки, за който той се надява, ще осигури по-голяма трайност, ефективност и ниска цена на клетките. Надеждата е ясна: по-широко използване на тази технология. Бае работи с финансиране от Националната научна фондация (NSF) на САЩ в Държавния център на Ню Йорк за полимерен синтез при Политехническия институт Ренселар. Бае прогнозира, че горивните клетки в крайна сметка „ще бъдат възприети в наземния транспорт и в автомобилите – и те вероятно ще заменят батериите в такива устройства като лаптопи и мобилни телефони“.

Подобно на батериите, горивните клетки нямат вътрешни движещи се части. За разлика от батериите, обаче , които се нуждаят от по- дълго време, за да съхраняват енергията, горивни клетки произвеждат електричество незабавно и непрекъснато, докато имат гориво и въздух.

Когато водородът е горивото , „електроните биват изтеглени от отрицателната страна (наречена анод) на горивните клетки и пътуват към положителната страна (наречен катод) чрез външен кръг, превръщайки химическата енергия в електричество, а като остатъчни продукти се отделят вода и топлина.

Горивните клетки имат потенциала да революционизират енергийната система, но само ако учените ги направят по-достъпни и трайни.

Целта на Бае е да разработи нова мембрана – чрез молекулярно инженерство – която да трае по-дълго и е да по-икономична от единствения комерсиален продукт, който в момента е на разположение – материал, наречен Nafion, който има сериозни недостатъци в допълнение към високата си цена, казва Бае. Сред тях е и намалена проводимост при температури над 100 градуса Целзий. Последното определено не е добре за горивна клетка.

За целта ученият изследва материала Nafion и неговите свойства. Той се е заел да променя редица параметри на съществуващата структура, следейки взаимовръзките между тях, подобно на звукооператор, който чрез сложен пулт с много бутони регулира множество показатели на една и съща материя.

Бае вече е разработил мембрана, която да надминава свойствата на единствената достъпна на пазара. Сега изследователят работи съвместно с националната лаборатория в Лос Аламос по тестването й.