Водородный топливный элемент

Ученые из Гарвардского университета создали водородный топливный элемент, который способен не только генерировать экологически чистую электрическую энергию, но и хранить ее подобно аккумулятору. Их твердооксидный топливный элемент (ТОТЭ) преобразует водород в электричество и может быть использован в виде портативного элемента питания типа обычной батарейки.

Ведущий исследователь проекта профессор Шрирам Раманатам говорит, что их разработка осуществилась благодаря новым исследованиям в области создания тонкопленочных материалов. Основой нового топливного элемента является оксид ванадия. Благодаря его электрическим свойствам удалось в одном корпусе объединить и генератор электроэнергии, и ее накопитель (аккумулятор).

В качестве анода в новом элементе используется двухслойный материал. Его составляющими являются вышеупомянутый оксид ванадия и оксид платины. Особенность применения данных материалов позволяет элементу генерировать электричество и хранить его на протяжении трех минут после прекращения водородной реакции. Плотность тока при этом составляет 0,2 мА/см2. В случае с использованием чисто платинового анода, электроэнергия сохранялась лишь на протяжении 15 секунд. В этом суть аккумулирующего эффекта нового топливного элемента.

Продолжительность сохранения энергии без участия водородной реакции предполагается увеличить благодаря дальнейшему изменению конструкции и составов анодов. Ученые предполагают, что их разработка после усовершенствования может быть применена в качестве емких и легких топливных элементов для питания малогабаритных летательных аппаратов. А в дальнейшем можно будет замахнуться и на покорение рынка топливных элементов для электромобилей.

Повышенную эффективность нового водородного элемента ученые объясняют несколькими химическими процессами, происходящими между водородом и оксидом ванадия. Одним из этих чудодейственных процессов является явление окисления ионов ванадия. Другое – накапливание и хранение водорода в кристаллической решетке оксида ванадия. К тому же между анодом и катодом в процессе водородной реакции возникает различная концентрация ионов кислорода – отрицательно заряженных частиц. А их разность, как известно, приводит к возникновению электрического напряжения.