Электричество из бензина с помощью топливного элемента

Исследователи из Университета штата Вашингтон разработали первый топливный элемент, способный конвертировать углеводородное топливо, такое как авиационный керосин или автомобильный бензин непосредственно в электричество, минуя стадию предварительных преобразований. Их изобретение открывает путь к созданию эффективных источников электричества для самолётов и автомобилей.

Результаты работы профессоров Су Ха (Su Ha) и М. Гранта Нортона (M. Grant Norton) опубликованы в журналах Energy Technology и Journal of Power Sources. Исследование началось около десяти лет назад с целью создания твёрдо-оксидного топливного элемента для электропитания оборудования коммерческих самолётов.

Топливные элементы предоставляют чистый и эффективный способ преобразования химической энергии топлива в электрическую. Кроме того, что они эффективнее других способов генерации и способствуют сокращению выбросов в атмосферу вредных веществ, топливные элементы не производят шума во время работы, что особенно полезно при обслуживании реактивных лайнеров, когда их двигатели выключены.

Твёрдо-оксидные топливные элементы похожи на аккумуляторные батареи. У элемента есть катод, анод и электролит, но для получения непрерывного электрического тока он нуждается в топливе. Процесс преобразования топлива, основанный на электрохимических реакциях, примерно в 4 раза эффективнее, чем выработка электричества с использованием двигателей внутреннего сгорания.

Твёрдо-оксидный топливный элемент отличается от других разновидностей тем, что он изготовлен из твёрдых материалов, а также тем, что электрический ток создаётся потоком ионов кислорода.Твёрдо-оксидный топливный элемент отличается от других разновидностей тем, что он изготовлен из твёрдых материалов, а также тем, что электрический ток создаётся потоком ионов кислорода.

Как правило, элементы используют простое топливо, так называемый синтезированный газ из смеси водорода и окиси углерода. Чтобы избавиться от дополнительного веса устройств предварительного преобразования, исследователи поставили перед собой задачу создать топливный элемент, в который можно было бы подавать непосредственно жидкое топливо.

Кроме разработки нового процесса, учёным пришлось решить проблему нейтрализации серы, которая присутствует во всех видах ископаемого топлива. Она приводит к коксованию и быстрому выходу из строя топливных элементов.

Используя уникальный материал для катализатора и инновационный технологический способ обработки, Ха и Нортон совместно с коллегами из Университета Кёнг Хи в Южной Корее и компанией Boeing создали высокопроизводительный топливный элемент, работающий напрямую с авиационным топливом и его заменителями.

Исследователи предполагают, что их топливный элемент будет использоваться для питания вспомогательного авиационного оборудования. В настоящее время эти устройства, среди которых навигационные приборы, освещение и др. использует энергия турбин. По мнению Ха, две технологии могли бы дополнить друг друга и взаимно компенсировать системные недостатки.

Кроме того, разработчики использовали для питания топливных элементов автомобильный бензин, что даёт надежду на то, что экономичные транспортные средства смогут использовать существующую инфраструктуру заправочных станций вместо того, чтобы ждать, пока появится сеть водородных заправок.