خلايا حمض الفورميك

يمكن أن تصل الكفاءة النظرية لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية في خلايا الوقود إلى 100٪. النسبة المئوية ، ولكن أفضلها حتى الآن هو الهيدروجين - لديها كفاءة تصل إلى 60٪ ، لكن خلايا الوقود التي تعتمد على حمض الفورميك لديها فرصة للوصول إلى هذه النسبة النظرية بنسبة 100٪. فهي رخيصة ، وأخف بكثير من سابقاتها ، وعلى عكس البطاريات التقليدية ، فإنها توفر إمكانية التشغيل المستمر. وتجدر الإشارة إلى أن كفاءة محركات الاحتراق الداخلي ذات الضغط المنخفض تبلغ حوالي 20٪ فقط -؟ يقول د. إنجليزي Andrzej Borodzinski من IPC PAS.

خلية الوقود هي جهاز يحول الطاقة الكيميائية إلى كهرباء. يتم إنشاء التيار مباشرة نتيجة احتراق الوقود في وجود المحفزات المستخدمة في القطب الموجب والكاثود للخلية. أكبر عقبة أمام تعميم خلايا الهيدروجين هي تخزين الهيدروجين. لقد ثبت أن هذه المشكلة صعبة للغاية من الناحية الفنية ولم يتم حلها بعد بحلول مرضية. تتنافس خلايا الميثانول مع خلايا الهيدروجين. ومع ذلك ، فإن الميثانول نفسه مادة سامة ، والعناصر التي تستهلكه يجب أن تُبنى باستخدام محفزات البلاتين باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع خلايا الميثانول بطاقة منخفضة وتعمل بدرجة حرارة عالية نسبيًا ، وبالتالي يحتمل أن تكون خطرة (حوالي 90 درجة).

الحل البديل هو خلايا وقود حمض الفورميك. تستمر التفاعلات عند درجة حرارة الغرفة ، ومن الواضح أن كفاءة الخلية وقوتها أعلى من تلك الموجودة في الميثانول. بالإضافة إلى ذلك ، حمض الفورميك مادة يسهل تخزينها ونقلها. ومع ذلك ، فإن التشغيل المستقر لخلية حمض الفورميك يتطلب محفزًا فعالًا ودائمًا. المحفز الذي طورناه في الأصل له نشاط أقل من محفزات البلاديوم النقية المستخدمة حتى الآن. ومع ذلك ، فإن الفرق يختفي بعد ساعتين من العملية. يتحسن. في حين أن نشاط محفز البلاديوم النقي يستمر في الانخفاض ، فإن نشاطنا مستقر "، كما يقول الدكتور بورودزينسكي.

ميزة المحفز الذي تم تطويره في IPC السطحي ، وهو أمر مهم بشكل خاص من الناحية الاقتصادية ، هو أنه يحتفظ بخصائصه عند العمل في حمض الفورميك منخفض النقاء. يمكن إنتاج هذا النوع من حمض الفورميك بسهولة بكميات كبيرة ، بما في ذلك من الكتلة الحيوية ، لذلك يمكن أن يكون وقود الخلايا الجديدة رخيصًا جدًا. سيكون حمض الفورميك المشتق من الكتلة الحيوية وقودًا صديقًا تمامًا للبيئة. نواتج التفاعلات التي تحدث مع مشاركتها في خلايا الوقود هي الماء وثاني أكسيد الكربون. هذا الأخير هو غاز دفيئة ، ولكن يتم الحصول على الكتلة الحيوية من النباتات التي تمتصها أثناء نموها. نتيجة لذلك ، فإن إنتاج حمض الفورميك من الكتلة الحيوية واستهلاكه في الخلايا لن يغير كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. مخاطر التلوث البيئي بحمض الفورميك منخفضة أيضًا.

سوف تجد خلايا وقود حمض الفورميك العديد من التطبيقات. هل ستكون فائدتها عالية بشكل خاص في الأجهزة الإلكترونية المحمولة؟ الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يمكن أيضًا تثبيت هذه العناصر كمصادر طاقة للمركبات التي تتراوح من الكراسي المتحركة إلى الدراجات الكهربائية واليخوت.

في IPC PAS ، تبدأ الأبحاث الآن على البطاريات الأولى التي تم إنشاؤها من خلايا وقود حمض الفورميك. يتوقع العلماء أن يكون النموذج الأولي للجهاز التجاري جاهزًا في غضون بضع سنوات.

بناءً على مواد معهد الكيمياء الفيزيائية PAN