Brandstofcellen zijn energiebronnen die vrij zijn van vervuiling en die chemische energie met een hoog rendement en zonder uitstoot omzetten in elektriciteit. Brandstofcel auto's, vrachtwagens, en bussen zouden mensen in staat stellen lange afstanden af ​​te leggen met handig tanken en minder CO2-voetafdruk.

Onderzoekers van de Universiteit van Delaware werken aan technologie om brandstofcellen goedkoper en krachtiger te maken, zodat brandstofcelvoertuigen op een dag voor iedereen een haalbare optie kunnen zijn. Bij traditioneel brandstofcelonderzoek gaat het om waterstofbrandstofcellen, maar de UD-onderzoekers ontwikkelen brandstofcellen die in plaats daarvan ammoniak gebruiken.

In een nieuwe analyse gepubliceerd in het tijdschrift Joule , een team van ingenieurs van het Centrum voor Katalytische Wetenschap en Technologie ontdekte dat onder de brandstoffen geproduceerd uit hernieuwbare energie, ammoniak heeft de laagste kosten per equivalente gallon benzine.

"Als vloeibare brandstof op stikstofbasis, ammoniak is goedkoper om op te slaan en te distribueren dan waterstof en vermijdt de uitstoot van kooldioxide van andere vloeibare brandstoffen, die duur zijn om te vangen", zei Brian Setzler, een van de hoofdauteurs en een postdoctoraal medewerker bij UD.

De uitdagingen, echter, zijn dat ammoniak niet werkt in een brandstofcel met een protonenuitwisselingsmembraan; en dat ammoniak moeilijker te oxideren is dan waterstof, waardoor ammoniakbrandstofcellen minder stroom produceren dan waterstofbrandstofcellen. Het team loste het eerste probleem op door brandstofcellen met hydroxide-uitwisselingsmembraan te gebruiken die al meer dan tien jaar in het laboratorium van Yushan Yan zijn bestudeerd. een Distinguished Engineering Professor aan de UD. Bijgestaan ​​door een subsidie ​​van $ 2,5 miljoen van het REFUEL-programma van het Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) van het Amerikaanse ministerie van Energie, het UD-team ontwikkelde een brandstofcelmembraan dat bij hogere temperaturen kan werken om de oxidatie van ammoniak te versnellen. Ze identificeerden ook katalysatoren die niet waren vergiftigd door ammoniak.

"Met deze verbeteringen we hebben een nieuw prototype van een directe ammoniak-brandstofcel gedemonstreerd met een piekvermogensdichtheid van 135 milliwatt per vierkante centimeter, die een groot deel van de prestatiekloof dicht in vergelijking met waterstof, " zei onderzoeksmedewerker Yun Zhao, de hoofdauteur van het artikel die sinds 2016 werkt aan directe ammoniakbrandstofcellen.