Изобретение ученых из США поможет хранить возобновляемую энергию

В будущем устройство позволит отказаться от ископаемого топлива

Команда ученых из Северо-Западного университета в Эванстоне (США) разработала топливный элемент с протонпроводящей мембраной, который может преобразовывать химическую энергию в электрическую, используя только один набор никелевых катализаторов. По мнению авторов, аналог устройства большего масштаба в будущем позволит снизить стоимость хранения электроэнергии. Об этом рассказывает издание Science.

Повсеместное использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) приводит к выработке излишков электричества, хранить которые в аккумуляторах неэффективно и дорого. Одним из способов хранения является их преобразование в водородное топливо с помощью расщепляющих воду электролизеров (устройство для разделения вещества на составные части с помощью электрического тока — прим. +1). Топливные элементы позволяют превратить горючее обратно в электричество, но в существующем оборудовании предусмотрено два разных катализатора для двух реакций.

Для решения проблемы ученые провели ряд экспериментов с новыми протонно-керамическими электрохимическими элементами, которые способны сохранять энергию путем преобразования ее в водородное топливо, а затем преобразовывать его обратно в энергию, используя один набор катализаторов. Они сосредоточились на совершенствовании керамических катализаторов (воздушных электродов), которые для расщепления молекул воды используют менее 70% электроэнергии, а остальная теряется в виде тепла. Сначала исследователи разработали электрод из керамического сплава, который состоял из шести элементов и использовал 76% электричества для расщепления H2O. Затем они создали электрод из пяти элементов, работающий с 98-процентной эффективностью.

Исследователи отмечают, что устройства представляют собой демонстрационные модели, и их масштабирование может негативно сказаться на производительности. Но даже при незначительном снижении эффективности они помогут снизить стоимость хранения возобновляемой энергии, что в последующем позволит человечеству отказаться от ископаемого топлива. По прогнозам Bloomberg, к 2050 году ВИЭ обеспечат 50% общего объема электроэнергии во всем мире, и только 29% генерации будет происходить в результате сжигания горючих смесей.