Создан компактный топливный элемент на бензине

Американцы испытали прототип крохотного устройства, которое генерирует электроэнергию напрямую из бензина, минуя риформинг топлива и промежуточные стадии преобразования его химической энергии.

Подобные топливные элементы уже появлялись, но Эрик Ваксман (Eric Wachsman) и его коллеги из центра энергетических исследований университета Мэриленда (UMERC) сумели изменить конструкцию так, чтобы она оказалась больше приспособлена к установке на автомобиль.

О своём достижении авторы нового генератора рассказали в статье в Science (фото University of Maryland Energy Research Center).

Речь идёт о твердооксидных топливных элементах (SOFC). Этот тип электрохимических генераторов способен переваривать широкий спектр углеводородного горючего без необходимости в извлечении водорода.

Однако существующие SOFC довольно громоздки, и потому применяются в основном в стационарном амплуа, например как резервные генераторы в зданиях (вспомним впечатляющий "цветочный ящик"). Кроме того, SOFC работают при очень высоких температурах (порядка 800-900 °C), а это вызывает сложности с теплоизоляцией, особенно важной в случае работы на борту автомобиля.

Ваксман со товарищи путём подбора керамического электролита и оптимизации дизайна ячейки сумели снизить её рабочую температуру до 650 °C.

В частности, авторы исследования сократили толщину керамического слоя с сохранением прочности всей конструкции. Также они поработали над микроскопической структурой электролита и электродов.

Более того, по информации Technology Review, учёные намерены развить этот проект, снизив нагрев элемента до очень низких (для данного класса устройств) 350 °C.

Это уже позволит без проблем устанавливать подобный генератор в автомобиле. Тем более что новая система вышла у изобретателей весьма компактной. Набор топливных ячеек (упакованных в «бутерброд») представляет собой квадратик со стороной всего в 10 сантиметров.

Производительность опытного устройства достаточна для работы в качестве «расширителя дальности пробега» гибридной легковушки (удельная мощность каждой пластинки составила около двух ватт на квадратный сантиметр — выдающийся параметр для SOFC).

Снижение рабочей температуры также означает снижение стоимости материалов и сокращение времени разогрева при запуске. Потому Ваксман считает, что улучшенные SOFC смогут со временем заменить ДВС в гибридах, предлагая больший КПД, чем у традиционного двигателя.

Такие топливные элементы, потребляющие бензин, могли бы понемногу пополнять запас энергии в аккумуляторах, от которых питается электромотор. Батареи взяли бы на себя начальный разгон автомобиля и вообще все всплески в потреблении энергии, а SOFC работали бы спокойно и равномерно (как им «больше нравится»), увеличивая пробег на одной зарядке аккумуляторов.