Het Ulsan National Institute of Science and Technology in Zuid-Korea heeft nieuwe, goedkope, koolwaterstofbrandstofcellen met hoog rendement.

De commercialisering van de 'aardgasbrandstofcel' komt eindelijk op de voorgrond, dankzij de recente ontwikkeling van elektrodematerialen die de stabiliteit op lange termijn in koolwaterstofbrandstoffen behouden. Het voordeel van het gebruik van dit materiaal is dat het intern overgangsmetaal gebruikt als een verdere katalysator in een brandstofcelbedrijfsconditie.

Deze doorbraak komt voort uit een onderzoek, uitgevoerd door professor Guntae Kim van Energy and Chemical Engineering bij UNIST in samenwerking met professor Jeeyoung Shin van Sookmyoung Women's University, Professor Jeong Woo Han van de Universiteit van Seoul, Professor Young-Wan Ju van Wonkwang University, en professor Hu Young Jeong van UNIST. hun resultaten, online gepubliceerd in het juninummer van het prestigieuze tijdschrift Natuurcommunicatie , zijn naar voren gekomen als de veelbelovende kandidaat voor de volgende generatie directe koolwaterstof vaste oxide brandstofcellen (SOFC's) technologie.

Een solid-oxide-brandstofcel (SOFC) is een elektrochemisch conversieapparaat dat elektriciteit produceert door een brandstof te oxideren. SOFC is nog steeds onderhevig aan een vrij intense ontwikkeling vanwege de onvergetelijke concurrentievoordelen van stabiliteit op lange termijn, een hoge brandstofflexibiliteit, lage uitstoot, evenals relatief lage kosten. SOFC's zijn mogelijke brandstofcellen van de volgende generatie, omdat ze in staat zijn om de efficiëntie met meer dan 90% te verhogen bij gebruik van de uitlaatwarmte. Echter, succesvolle commercialisering van SOFC's is vertraagd vanwege de hoge productiekosten, voornamelijk gerelateerd aan de ontwikkeling van elektrodematerialen in koolwaterstofbrandstofcellen.

Professor Kim heeft het probleem van het veiligstellen van waterstof opgelost door een nieuw anodemateriaal (katalysator) te ontwikkelen dat direct koolwaterstoffen kan gebruiken, bekend als aardgasvloeistoffen (LGL's) en LPG, als brandstof van SOFC. Met behulp van deze nieuw ontwikkelde katalysator, SOFC kan de brandstofcel bedienen zonder de koolwaterstof extern in waterstof om te zetten.

In de studie, het onderzoeksteam heeft voorgesteld dat overgangsmetalen worden geëxsolveerd uit het nieuwe anodemateriaal in reducerende atmosfeer. Over het algemeen, de overgangsmetalen fungeren als brandstofoxidatiekatalysator in SOFC. Ze meldden ook dat de geëxsolveerde Co- en Ni-nanodeeltjes op het oppervlak van de gelaagde perovskiet een goede stabiliteit vertonen zonder opmerkelijke degradatie. Bovendien presenteert de enkele cel 1,2 W/㎠ in H2 bij 800 oC, wat aangeeft dat de prestatie twee keer zo hoog is als die van het conventionele elektrodemateriaal (0,6 W/㎠).

"Hoewel de bestaande anodematerialen goede initiële prestaties vertoonden, vanwege hun langdurige instabiliteit en complexe fabricageproces, ze konden niet betrouwbaar worden bediend wanneer koolwaterstof direct als brandstof wordt gebruikt, " zegt professor Kim, corresponderende auteur van het artikel. "Het nieuwe anodemateriaal vermindert het productieproces en behoudt een goede stabiliteit, die naar verwachting de commercialisering van de SOFC zal versnellen."

Volgens het onderzoeksteam hun bevindingen bieden een sleutel om de exsolution-trends in overgangsmetalen (Mn, Co, Ni en Fe) die perovskieten bevatten en ontwerpen zeer katalytische perovskietoxiden voor brandstofreforming en elektro-oxidatie.