Винайдено паливний елемент без мембрани

Професор Пол Кенісі (Paul Kenis) з університету Іллінойсу (University of Illinois at Urbana-Champaign) побудував перший в світі лужної паливний елемент без мембрани.

Паливні елементи, що перетворюють хімічну енергію палива безпосередньо в електрику, зобов'язані своїй роботі саме мембран. Вони відокремлюють дві камери елемента, в які подають паливо і окислювач.

Мембрани дозволяють проходити з однієї камери в іншу тільки протонам, які виходять в результаті розщеплення водню палива, на електроді, покритому каталізатором (електрони при цьому пробігають по зовнішньому ланцюзі). У другій камері протони возз'єднуються з електронами (і атомами кисню), утворюючи воду.

До цих пір саме так і будували паливні елементи. Але мембрани - це найскладніша і дорога їх деталь. До того ж, мембрана обмежує хімічні можливості (в плані використовуваних видів палива), так як не дозволяє, наприклад, проходити через себе великим гідроксидні іонам, які в елементах на "лужної хімії" замінюють протони.

Можна збільшувати розміри отворів у мембрані, але тоді вона не зможе запобігати змішування рідин у двох камерах.

Кенісі зумів обійти всі ці обмеження, взагалі позбувшись мембрани, здавалося б - ключового вузла будь-якого паливного елемента. Тим самим, знизивши і вартість конструкції, і підвищивши її можливості.

Замість мембрани він використовував здатність рідин текти ламінарним потоком в тонких капілярах.

У його пристрої два канали (для окислювача (це кисень, розчинений у воді) і для палива) з'єднуються у формі літери Y, де перетин спільного каналу не перевищує півміліметра.

Виявилося, що якщо забезпечувати безперервний вхідний потік, то паливо і окислювач продовжують текти поруч, практично не змішуючись. Тим часом їх прямий контакт дозволяє перескакувати з одного потоку в інший як протонам, так і іонам.

Досвідчений паливний елемент Кенісі (з розміром 30 х 1 х 1 міліметр) генерує потужність в 0,25 ват. Оскільки він принципово може працювати тільки в таких розмірах, нарощування потужності (і напруги) потребують паралельного та послідовного з'єднання великого числа таких пристроїв.

http://news.battery.ru