Nuwe brandstofsel het genoeg sap vir drones en subs. - Climate Impact News | Climate Impact News
'N nuwe hoë-krag brandstof sel werk teen dubbel die spanning van vandag se kommersiële brandstof selle, volgens nuwe navorsing.
Die vervoerbedryf is een van die grootste verbruikers van energie in die Amerikaanse ekonomie en daar is toenemende vraag om dit skoon en doeltreffender te maak. Terwyl meer mense elektriese motors gebruik, is die ontwerp van elektriese-aangedrewe vliegtuie, skepe en duikbote baie moeiliker as gevolg van krag- en energiebehoeftes.
Navorsers het 'n direkte borohydride brandstofsel ontwikkel wat tegnologie op hierdie gebied bevorder. Hierdie vooruitgang met behulp van 'n unieke pH-gradiënt-geaktiveerde mikroskale bipolêre koppelvlak (PMBI) kan 'n verskeidenheid van vervoermodusse insluit, insluitende onpilotiese onderwatervoertuie, dronke en uiteindelik elektriese vliegtuie teen aansienlik laer koste.
"Die pH-gradiënt-geaktiveerde mikroskale bipolêre koppelvlak is die kern van hierdie tegnologie," sê Vijay Ramani, professor in energie-, omgewings- en chemiese ingenieurswese aan die Universiteit van Washington in St Louis. "Dit laat ons toe om hierdie brandstofsel te laat vloei met vloeibare reaktanse en produkte in dompelbote, waarin neutrale dryfkrag kritiek is, terwyl ons dit ook toelaat om dit toe te pas in hoër kragtoepassings soos drone-vlug."
Bome is baie beter om die klimaat te koel as wat ons gedink het
Die brandstofsel gebruik 'n suur elektroliet by een elektrode en 'n alkaliese elektroliet by die ander elektrode. Tipies sal die suur en alkali vinnig reageer wanneer hulle met mekaar in aanraking kom. Ramani sê die belangrikste deurbraak is die PMBI, wat dunner is as 'n string van menslike hare. Met behulp van membraantegnologie kan die PMBI die suur en alkali meng, wat 'n skerp pH-gradiënt vorm en die suksesvolle werking van hierdie stelsel moontlik maak.
"Vorige pogings om hierdie soort suur-alkaliese skeiding te behaal, was nie in staat om die pH-gradiënt oor die PMBI te sintetiseer en ten volle te karakteriseer nie," sê Shrihari Sankarasubramanian, 'n navorsingswetenskaplike oor Ramani se span. "Met behulp van 'n nuwe elektrodesontwerp in samewerking met elektroanalitiese tegnieke, was ons in staat om ondubbelsinnig te wys dat die suur en alkali geskei bly."
"Sodra die PBMI gesintetiseer is met behulp van ons nuwe membrane, is dit bewys dat ons doeltreffend werk, het ons die brandstofsel toestel geoptimaliseer en die beste bedryfstoestande geïdentifiseer om 'n hoëprestasie brandstofsel te behaal," voeg die hoofskrywer Zhongyang Wang, 'n doktorale kandidaat in Ramani se laboratorium.
"Dit was 'n geweldige uitdagende en lonende pad na die ontwikkeling van die nuwe ioonruilmembrane wat die PMBI aangeskakel het."
"Dit is 'n baie belowende tegnologie, en ons is nou gereed om voort te gaan om dit op te stel vir toepassings in beide dompels en drones," sê Ramani.
Die navorsing verskyn in natuur Energie. Die kantoor van Naval Research, die Washington Universiteit in St Louis, en die Instituut vir Materiaalkunde en Ingenieurswese aan die Universiteit van Washington in St. Louis het die studie ondersteun. Die span werk saam met die Universiteit se Kantoor van Tegnologiebestuur om kommersialiseringsgeleenthede te verken.