Buňky pro kyselinu mravenčí
Teoretická účinnost přeměny chemické energie na elektrickou energii v palivových článcích může dosáhnout 100 %. Procentně, ale zatím nejlepší z nich jsou vodíkové - ty mají účinnost až 60 %, ale šanci dosáhnout těchto teoretických 100 % mají palivové články na bázi kyseliny mravenčí. Jsou levné, mnohem lehčí než předchozí a na rozdíl od klasických baterií poskytují možnost nepřetržitého provozu. Stojí za připomenutí, že účinnost nízkotlakých spalovacích motorů je jen asi 20 % -? říká Dr. Hub. Angličtina Andrzej Borodzinski z IPC PAS.
Palivový článek je zařízení, které přeměňuje chemickou energii na elektřinu. Proud je generován přímo jako výsledek spalování paliva v přítomnosti katalyzátorů použitých na anodě a katodě článku. Největší překážkou popularizace vodíkových článků je skladování vodíku. Tento problém se ukázal jako extrémně obtížný z technického hlediska a dosud nebyl vyřešen uspokojivými řešeními. Vodíkovým článkům konkurují články metanolové. Samotný metanol je však toxická látka a prvky, které jej spotřebovávají, musí být vyrobeny pomocí drahých platinových katalyzátorů. Metanolové články mají navíc nízký výkon a pracují při relativně vysoké, a tedy potenciálně nebezpečné teplotě (asi 90 stupňů).
Alternativním řešením jsou palivové články s kyselinou mravenčí. Reakce probíhají při pokojové teplotě a účinnost a výkon článku jsou zřetelně vyšší než u methanolu. Kyselina mravenčí je navíc látka, která se snadno skladuje a přepravuje. Stabilní provoz článku s kyselinou mravenčí však vyžaduje účinný a odolný katalyzátor. Katalyzátor, který jsme původně vyvinuli, má nižší aktivitu než dosud používané čisté palladiové katalyzátory. Rozdíl však mizí po dvou hodinách provozu. Zlepšuje se. Zatímco aktivita čistého palladiového katalyzátoru nadále klesá, naše je stabilní,“ říká Dr. Borodzinsky.
Výhodou katalyzátoru vyvinutého v IPC surfaktantu, který je důležitý zejména z ekonomického hlediska, je, že si zachovává své vlastnosti při provozu v kyselině mravenčí o nízké čistotě. Tento typ kyseliny mravenčí lze snadno vyrábět ve velkém množství, včetně biomasy, takže palivo pro nové články může být velmi levné. Kyselina mravenčí získaná z biomasy by byla zcela zeleným palivem. Produkty reakcí probíhajících s jeho účastí v palivových článcích jsou voda a oxid uhličitý. Ten je skleníkovým plynem, ale biomasa se získává z rostlin, které ji během svého růstu absorbují. Díky tomu by výroba kyseliny mravenčí z biomasy a její spotřeba v buňkách nezměnila množství oxidu uhličitého v atmosféře. Riziko znečištění životního prostředí kyselinou mravenčí je rovněž nízké.
Palivové články s kyselinou mravenčí najdou mnoho aplikací. Bude jejich využitelnost zvláště vysoká v přenosných elektronických zařízeních? mobilní telefony, notebooky, GPS. Tyto prvky lze také instalovat jako zdroje energie pro vozidla od invalidních vozíků po elektrokola a jachty.
V IPC PAS nyní začíná výzkum prvních baterií vyrobených z palivových článků s kyselinou mravenčí. Vědci očekávají, že prototyp komerčního zařízení by měl být hotový za pár let.
na základě materiálů Ústavu fyzikální chemie PAN
