Улучшение чистых метанольных топливных элементов

12.12.2020

Из-за множества экологических проблем, вызванных использованием ископаемого топлива, многие ученые во всем мире сосредоточены на поиске эффективных альтернатив. Хотя большие надежды возлагаются на водородные топливные элементы, реальность такова, что транспортировка, хранение и использование чистого водорода сопряжены с огромными дополнительными затратами, что усложняет этот процесс для современных технологий. Напротив, метанол (CH3O3), один из видов спирта, не требует хранения в холодильнике, имеет более высокую плотность энергии и его легче и безопаснее транспортировать. Таким образом, переход к экономике на основе метанола - более реалистичная цель.

Однако для производства электроэнергии из метанола при комнатной температуре требуется топливный элемент с прямым метанолом (DMFC) - устройство, которое пока предлагает некачественную производительность. Одной из основных проблем DMFC является нежелательная реакция "окисления метанола", которая происходит во время перехода метанола, "то есть, когда он проходит от анода к катоду. Эта реакция приводит к разрушению платинового (Pt) катализатора, который является важным для работы ячейки. Хотя были предложены определенные стратегии для смягчения этой проблемы, до сих пор ни одна из них не была достаточно хорошей из-за проблем со стоимостью или стабильностью.

Группа ученых из Кореи предложила креативное и эффективное решение. Они изготовили - с помощью относительно простой процедуры - катализатор, состоящий из наночастиц Pt, заключенных в углеродную оболочку. Эта оболочка образует почти непроницаемую углеродную сетку с небольшими отверстиями, вызванными дефектами азота. Хотя кислород, один из основных реагентов в DMFC, может достигать Pt-катализатора через эти "дыры", молекулы метанола слишком велики, чтобы пройти через них.

"Углеродная оболочка действует как молекулярное сито и обеспечивает селективность по отношению к желаемым реагентам, которые действительно могут достигать участков катализатора. Это предотвращает нежелательную реакцию ядер Pt", - объясняет профессор О Чжун Квон из Национального университета Инчхон (Корея), который руководил исследованием.

Ученые провели различные эксперименты, чтобы охарактеризовать общую структуру и состав приготовленного катализатора, и доказали, что кислород может пройти через углеродную оболочку, а метанол - нет. Они также нашли простой способ регулировать количество дефектов в оболочке, просто изменяя температуру на этапе термообработки. В последующих экспериментальных сравнениях их новый очищенный катализатор превзошел коммерческие Pt катализаторы, а также показал гораздо более высокую стабильность.

<< Назад: Передовые аккумуляторы для электромобилей от QuantumScape 12.12.2020

>> Вперед: Раздвижные двери из прозрачных OLED-дисплеев 11.12.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Дом на батарейках 11.10.2007 Пользователям компьютера хорошо известны так называемые источники бесперебойного питания. Это сравнительно небольшой ящик, содержащий в себе выпрямитель, аккумулятор, преобразователь постоянного тока в переменный. Автоматика устройства при обрыве питания компьютера за миллисекунды пускает в дело энергию, накопленную в аккумуляторе. Обычно ее хватает на несколько минут, и за это время либо подача тока из сети восстановится, либо владелец компьютера срочно завершит все дела и отключит систему. Фирма "Гридпойнт" (США) предлагает подобную установку, способную в случае аварии на электросетях временно питать энергией весь дом. Устройство величиной с небольшой холодильник стоит в подвале и заряжает свои аккумуляторы ночью, когда спрос на энергию ниже. Если днем произойдет перерыв в подаче электричества, за 30 миллисекунд все питание особняка или квартиры переключится на аккумуляторы. Заряда хватает на целый день обычного энергопотребления. Кроме того, так как 10% домохозяйств США охвачены системой дифференцированной стоимости энергии (ночью электричество дешевле), в таких домах можно вообще днем отключать сеть и питать свой дом от аккумуляторов - это выйдет на 15% дешевле. Выпускаются две модели, различающиеся мощностью и ценой, - для семьи и для малого бизнеса.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026