Neue Brennstoffzelle hat genug Saft für Drohnen und U-Boote

Neue Brennstoffzelle hat genug Saft für Drohnen und U-Boote

Eine neue Hochleistungs-Brennstoffzelle arbeitet nach neuen Forschungsergebnissen mit der doppelten Spannung heutiger kommerzieller Brennstoffzellen.

Die Transportindustrie ist einer der größten Energieverbraucher in der US-Wirtschaft, und die Nachfrage nach saubereren und effizienteren Energien steigt. Während immer mehr Menschen Elektroautos verwenden, ist das Entwerfen von elektrisch betriebenen Flugzeugen, Schiffen und U-Booten aufgrund des Strom- und Energiebedarfs viel schwieriger.

Forscher haben eine direkte Borhydrid-Brennstoffzelle entwickelt, die die Technologie in diesem Bereich vorantreibt. Diese Weiterentwicklung mit einer einzigartigen pH-Gradienten-fähigen mikroskaligen bipolaren Schnittstelle (PMBI) könnte eine Vielzahl von Transportmodi - einschließlich unpilotierter Unterwasserfahrzeuge, Drohnen und möglicherweise elektrischer Flugzeuge - zu erheblich niedrigeren Kosten unterstützen.

„Die bipolare Grenzfläche mit einem Mikrometer-pH-Gradienten bildet das Herzstück dieser Technologie“, sagt Vijay Ramani, Professor für Energie-, Umwelt- und Verfahrenstechnik an der Washington University in St. Louis. "Es ermöglicht uns, diese Brennstoffzelle mit flüssigen Reaktanten und Produkten in Unterwasserfahrzeugen zu betreiben, in denen ein neutraler Auftrieb kritisch ist, während wir sie auch in Anwendungen mit höherer Leistung wie Drohnenflug einsetzen können."

Die Brennstoffzelle verwendet einen sauren Elektrolyten an einer Elektrode und einen alkalischen Elektrolyten an der anderen Elektrode. Typischerweise reagieren die Säure und das Alkali schnell, wenn sie miteinander in Kontakt gebracht werden. Ramani sagt, der entscheidende Durchbruch ist der PMBI, der dünner ist als eine menschliche Haarsträhne. Mit der Membrantechnologie kann der PMBI das Mischen von Säure und Alkali verhindern, einen scharfen pH-Gradienten bilden und den erfolgreichen Betrieb dieses Systems ermöglichen.

"Bisherige Versuche, diese Art der Säure-Alkali-Trennung zu erreichen, konnten den pH-Gradienten im gesamten PMBI nicht synthetisieren und vollständig charakterisieren", sagt Shrihari Sankarasubramanian, ein Wissenschaftler im Ramani-Team. "Mit einem neuartigen Elektrodendesign in Verbindung mit elektroanalytischen Techniken konnten wir eindeutig zeigen, dass Säure und Lauge getrennt bleiben."

„Nachdem sich das mit unseren neuartigen Membranen synthetisierte PBMI als effektiv erwiesen hat, haben wir die Brennstoffzellenvorrichtung optimiert und die besten Betriebsbedingungen ermittelt, um eine Hochleistungs-Brennstoffzelle zu erreichen“, fügt der Autor der ersten Phase, Dr.

"Es war ein enorm herausfordernder und lohnender Weg bei der Entwicklung der neuen Ionenaustauschmembranen, die den PMBI ermöglicht haben."

„Dies ist eine vielversprechende Technologie, und wir sind jetzt bereit, sie für Anwendungen in Unterwasserfahrzeugen und Drohnen zu erweitern“, sagt Ramani.

Die Forschung erscheint in Nature Energy. Das Office of Naval Research der Washington University in St. Louis und das Institute of Materials Science & Engineering der Washington University in St. Louis unterstützten die Studie. Das Team arbeitet mit dem Office of Technology Management der Universität zusammen, um Vermarktungsmöglichkeiten zu erkunden.

Quelle: Washington Universität in St. Louis

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