Наука и техника

Наука и техника / Энергетика / Топливные элементы /

Бактериальные топливные элементы могут обойтись без платиновых катализаторов

05 июля 2012 года, 18:11 | Текст: Александр Березин

Новый материал для электродов бактериальных топливных элементов, разработанный инженерами из Университета штата Висконсин в Милуоки (США), в двадцать раз дешевле платины и при этом имеет больший ресурс работы.

Профессор Цзюнь Хун Чэнь демонстрирует образец нового катализатора на основе карбида железа. (Фото Troye Fox.)
Профессор Цзюнь Хун Чэнь демонстрирует образец нового катализатора на основе карбида железа. (Фото Troye Fox.)

В настоящее время 60% стоимости любой бактериальной топливной батареи — это цена платиновых катализаторов. Новый материал, созданный профессором Цзюнь Хун Чэнем и адъюнкт-профессором Чжэнем Хэ, представляет собой обогащённые азотом наностержни из Fe3C (карбид железа, он же цементит), что позволило максимально нарастить активную поверхность в замкнутом объёме. При этом, несмотря на использование столь «простых» материалов, как железо и углерод, удалось добиться большей эффективности, чем в графеновых аналогах катализаторов, активно разрабатываемых сейчас как альтернатива дорогим платиновым.

Превзойти удалось даже эталонные результаты самой платины: на протяжении шестимесячного эксперимента эффективность наностержневых катализаторов была выше, чем у контрольных платиновых.

Бактериальный топливный элемент (БТЭ) производит электроэнергию, когда живущие в нём бактерии разлагают органику в канализационных стоках. На аноде БТЭ «работают» (в анаэробных условиях, без кислорода) колонии бактерий, а на катоде (в аэробных условиях) происходит восстановительная реакция с кислородом. Одновременно с отрывом электронов от субстрата происходит образование протонов водорода, которые проходят через ионоселективную мембрану из анодной камеры в катодную, где и соединяются с кислородом с образованием воды. Катализатор ускоряет эту реакцию, увеличивая эффективность БТЭ и их производительность.

Среди прочего исследователи предполагают, что такой материал может найти применение и в традиционных топливных элементах, значительно снизив их стоимость и до некоторой степени — вес.

Результаты исследований были опубликованы в журналах Nano Energy и Advanced Materials.

Подготовлено по материалам Университета штата Висконсин в Милуоки.

blog comments powered by Disqus

Последние новости по теме "Топливные элементы":