Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Схема мембранно-электродного блока
Основной характеристикой работы МЭБ является его вольтамперная характеристика.
Структура электродов топливных элементов

Нанотрубки для топливных элементов

Ключевые слова:  наноазбука, нанотрубки, периодика, топливный элемент

Автор(ы): Эльманович И.В.

Опубликовал(а):  Эльманович Игорь Владимирович

02 июня 2010

В топливном элементе химическая энергия (сгорания) топлива преобразуется электрохимическим путем напрямую в электрическую энергию. Топливо и окислитель при этом непрерывно и раздельно подводятся к ячейке, в которой они реагируют. Основными плюсами топливных элементов являются динамичность отклика, быстрый запуск, относительно малые удельный объем и вес, отсутствие движущихся частей, бесшумность, хорошая способность к перегрузке а так же их экологическая безопасность и сравнительно высокий КПД (рис.1).

На аноде (куда подается, например, водород) идет электрохимическая реакция по окислению водорода, в результате которой протоны идут через мембрану к катоду, а электроды – во внешнюю цепь, создавая электрический ток и совершая полезную работу. На катоде (куда подается кислород) происходит электрохимическая реакция восстановления кислорода до воды. Обе эти "полуреакции" происходят одновременно, обеспечивая протекание выгодной по энергетике суммарной реакции сгорания водорода в кислороде с образованием воды.

Электроды топливных элементов состоят из трех слоев – активного, микропористого и газодиффузионного. В активном слое топливного элемента должна быть обеспечена так называемая трехфазная граница – область эффективного катализа, к которой одновременно должны подводиться реагенты и продукты реакции (протоны и электроны). Активный слой представляет из себя сажу с платиновыми частицами, скрепленную расплавленными частицами ПТФЭ. Для скрепления используется процедура отжига электродов.

Перспективным направлением исследований на данный момент является замена углеродной сажи углеродными нанотрубками, которые также в ряде случаев обладают хорошими проводящими свойствами. В работе [1] было продемонстрировано, что в результате такой замены рабочие характеристики топливного элемента ухудшаются лишь примерно на 10 процентов. Однако толщина мембранно электродного блока, использующего в качестве проводника электронов углеродные нанотрубки, и, соответственно, его масса, уменьшаются на порядки величины, что является чрезвычайно важным для автотранспортных приложений.

Таким образом, в дальнейшем необходимо попытаться оптимизировать дизайн активного слоя топливного элемента с углеродными нанотрубками с целью улучшения его рабочих характеристик.

[1] M. Kaempgen et al., Appl. Phys. Lett. 92, 094103 (2008)

[2]http://nano-portal.ru/post/5998


В статье использованы материалы: Нанопортал


Средний балл: 9.5 (голосов 2)

 


Комментарии
Пастух Евфграфович, 02 июня 2010 18:11 
А я давно говорил, что "сами дороги должны давать электричество для электромобилей", вот и давайте это за недельку просчитаем. Типа дорога прямо вдоль реки.
Просто удивительно - углеродные нанотрубки находят массу разнообразных применений, что обусловлено их уникальными свойствами. А ученые продолжают открывать новые свойства, так в Гарвардском университете ( http://www.s...AlMore.html) обнаружили Black-hole like effect in nanotube and the possibility of new matter states ( http://www.p...634291.html). (И зачем было строить Большой Андронный коллайдер ?)

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Коллоидные кристаллы изогнутые и закрученные
Коллоидные кристаллы изогнутые и закрученные

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Нитрид-борные нанокомпозиты для доставки лекарств. 2D наноматериалы помогут создать портативную искусственную почку. Обзор по cтрейнтронике. Доставка лекарств с помощью борнитридных фуллеренов. Речные фуллерены. Научный хит-парад 2018 по версии APS

Лекция Константина Севернинова: от бактериального иммунитета к геномному редактированию
20 декабря состоялась лекция молекулярного биолога, профессора Константина Северинова.
На лекции обсуждались вопросы: какова природа генетических болезней, и сможем ли мы лечить их в ближайшем будущем; что такое система CRISPR-Cas, и как бактерии используют её для борьбы с вирусами, и как изучение этого необычного механизма привело к созданию мощного инструмента геномного редактирования.

Наносистемы: физика, химия, математика (2018, том 9, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume9/9-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.