Многообещающая, более долговечная конструкция топливных элементов могла бы помочь преобразовать грузоперевозки большой грузоподъемности и другие области применения экологически чистых топливных элементов. Состоящий из нанопроволок, которые менее подвержены коррозии, чем другие конструкции, инновационный электрод — сердце топливного элемента с полимерным электролитом-мембраной — может открыть новую эру для топливных элементов, которые используют водород в качестве источника энергии без выбросов для транспортных средств.
“В реальных условиях это означает, что мы можем получить более долговечный топливный элемент, который обеспечит высокую экономию топлива в течение более длительного срока службы”, – сказал Джейкоб Спенделоу, ученый из Лос-Аламосской национальной лаборатории, описавший свои результаты в журнале Advanced Materials. “Эта работа демонстрирует, что мы можем избавиться от обычных носителей катализаторов на основе углерода, устраняя проблемы деградации, связанные с углеродной коррозией, при этом сохраняя высокую производительность топливных элементов”.
Повышенная долговечность делает этот топливный элемент многообещающим кандидатом для использования в грузоперевозках большой грузоподъемности, где требуется срок службы топливных элементов более 25 000 часов.
Коаксиальный нанопроволочный электрод (CANE) состоит из массива вертикально расположенных нанопроволок, в которых каждая нанопроволока содержит каталитически активную платиновую пленку, окружающую ионопроводящую полимерную сердцевину. Избегая использования катализаторов на основе углерода, ТРОСТЬ устраняет распространенные механизмы деградации, связанные с углеродной коррозией.
Команда подвергла новые топливные элементы ускоренным стресс-тестам, чтобы оценить их долговечность. ТРОСТЬ потеряла всего 2% своих эксплуатационных характеристик после 5000 циклов стресс-тестов, ориентированных на материалы подложки, по сравнению с 87%-ной потерей эксплуатационных характеристик, наблюдаемой при использовании обычного электрода на основе углерода.
Подход с использованием коаксиальных нанопроводов является одним из нескольких новых конструкций топливных элементов, созданных в Лос-Аламосской национальной лаборатории; конструкция электрода с канавками была недавно описана в Nature Energy.