Ученые из Вашингтонского университета Сент-Луиса разработали высокомощный топливный элемент, позволяющий удешевить и повысить эффективность подлодок, Дронов и других аппаратов с электродвигателями.
Команда, возглавляемая профессором Виджаем Рамани, создала прямой борогидридный ТЭ по мощности в 2 раза превосходящий присутствующие в продаже аналоги, сообщает sciencedaily.com. Результаты исследования представлены в Nature Energy.
Устройство использует уникальную биполярную поверхность раздела, возможную за счет рН-градиента (PMBI). ТЭ подходит для различных аппаратов, включая беспилотные подводные лодки, дроны и самолеты с электродвигателями. При этом производство энергии значительно удешевляется.
«PMBI позволяет элементу работать с жидкими реактантами и продуктами в подводных установках, где нейтральная плавучесть играет важную роль. Система также подходит для создания более мощных аппаратов», — сказал профессор Рамани.
ТЭ использует кислотный электролит на одном электроде и щелочной – на другом. Обычно эти вещества быстро реагируют при контакте. Ключевым прорывом стала разработанная учеными тонкая мембрана, препятствующая смешиванию кислоты и щелочи. В результате формируется резкий градиент, обеспечивающий успешную работу системы.
«Прошлые попытки такого разделения сред были неудачными, — сказал Шрихари Санкарасубраманян, член команды Рамани. – Использовав новый дизайн электродов и электроаналитические техники, мы однозначно доказали, что щелочь и кислота остаются разделенными».
Доказав возможность синтеза PBMI, исследователи оптимизировали ТЭ и определили лучшие условия для его работы.
«Создание ионообменной мембраны, позволяющей получение градиента, было сложной задачей», — сказал ведущий автор, Чжунъян Ван.
Сейчас исследователи планируют расширять масштаб системы для ее внедрения в транспортный сектор.