Membangun Sel Bahan Bakar yang Lebih Baik

Sel bahan bakar berdasarkan senyawa asam padat dapat menawarkan voltase yang lebih tinggi, suhu pengoperasian yang lebih tinggi, kompleksitas sistem yang lebih sedikit, dan lebih banyak pilihan bahan bakar daripada sel bahan bakar saat ini. Jadi laporkan para peneliti di California Institute of Technology di minggu ini Alam .



Sel bahan bakar mengubah energi kimia secara langsung menjadi energi listrik, proses yang lebih efisien daripada pembakaran ( lihat Isi dengan Hidrogen ). Sel bahan bakar yang paling menjanjikan menggunakan membran yang terbuat dari elektrolit polimer. Mereka bekerja dengan melewatkan bahan bakar, seperti hidrogen, melintasi membran, yang hanya dapat ditembus oleh proton. Elektron hidrogen harus mengelilingi membran, menghasilkan arus listrik. Di sisi lain membran, ikatan hidrogen dengan oksigen atmosfer, sehingga satu-satunya produk sampingan adalah air.

Tetapi membran elektrolit polimer memiliki satu kelemahan utama: mereka membutuhkan kelembaban untuk bekerja. Itu membatasi kondisi operasi hingga di bawah titik didih air—kendala utama di mana dan bagaimana sel bahan bakar dapat digunakan.





Agar dapat berfungsi, polimer harus basah, kata Sossina Haile, asisten profesor ilmu material di Caltech dan penulis utama Alam kertas. Ini berarti bahwa ada banyak masalah manajemen air dan masalah manajemen suhu. Anda harus tetap dingin tapi tidak terlalu dingin, basah tapi tidak terlalu basah. (Terlalu banyak uap air, dan mengembun pada permukaan membran dan menghalangi gas.) Semua ini meningkatkan kompleksitas-dan oleh karena itu biaya-sel bahan bakar, katanya.

Tanpa Air, Tanpa Masalah

Kelompok penelitian Profesor Haile (dari kiri ke kanan): Calum Chisholm, Ryan Merle, Dane Boysen dan Sossina Haile.



pesawat ulang-alik pelindung panas

Tidak seperti membran elektrolit polimer, membran asam padat Haile bersifat anhidrat, yang berarti mereka beroperasi baik ada air atau tidak. Di Alam , Haile melaporkan hasil positif pada suhu hingga 160 °C untuk membran yang terbuat dari cesium hidrogen sulfat-asam padat yang semurah garam meja, kata Haile.

Elektrolit penghantar proton yang bebas dari air adalah hal yang luar biasa untuk dimiliki, kata Sekharipuram Narayanan, peneliti sel bahan bakar di Laboratorium Propulsi Jet Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional yang pernah bekerja dengan Haile di masa lalu.

Penelitian Narayanan berfokus pada memberi daya pada sel bahan bakar dengan metanol - area yang bisa mendapatkan dorongan besar dari membran asam padat. Apa yang disebut sel bahan bakar metanol langsung menggunakan metanol sebagai pengganti hidrogen untuk bahan bakar. Tetapi membran berbasis polimer juga memungkinkan beberapa metanol melewatinya tanpa menghasilkan tenaga, masalah yang disebut persilangan metanol. Meskipun belum dibuktikan, Haile berteori bahwa asam padat dapat mengurangi persilangan metanol.

Belerang, Masalah Besar?



berlimpah telurida kadmium surya

Rintangan utama harus dilewati, bagaimanapun, jika sel bahan bakar asam-padat pernah menjadi sumber daya yang layak. Prototipe Haile hanya menghasilkan 50 miliamp arus per sentimeter persegi membran, dibandingkan dengan 1 amp per sentimeter persegi yang dihasilkan oleh membran elektrolit polimer.

Ada sebuah sangat jalan panjang untuk pergi dengan pendekatannya sebelum menjadi dekat dengan berguna, kata Tom Zawodzinski, seorang peneliti sel bahan bakar di Los Alamos National Laboratory, dalam sebuah e-mail ke technologyreview.com.

Masalah lain: elektrolit padat, seperti Haile, tidak bekerja pada suhu kamar dan harus dipanaskan sebelum mulai menghasilkan daya. Itu bukan masalah besar, kata Narayanan, ketika Anda menyalakan mobil, tetapi itu membuat aplikasi kecil-seperti ponsel-hampir tidak mungkin.

Mungkin kendala terbesar adalah bahwa membran Haile mengandung belerang, yang bereaksi dengan bahan bakar hidrogen untuk secara bertahap mengurangi kinerja sel bahan bakar. Masalahnya adalah bahwa sel bahan bakar-elektrolit menghadapi lingkungan yang ekstrim, kata Haile. Membran memiliki belerang di dalamnya yang akan bereaksi dengan hidrogen. Produk reaksi, hidrogen sulfida, mengganggu reaksi kimia yang menghasilkan listrik.

Untuk mengatasi masalah tersebut, kelompok penelitian Haile mencari asam padat yang tidak mengandung belerang. Itu adalah sesuatu yang bisa diselesaikan hari ini, atau tidak akan pernah bisa diselesaikan, katanya.

bersembunyi

Teknologi Aktual

Kategori

Tidak Dikategorikan

Teknologi

Bioteknologi

Kebijakan Teknologi

Perubahan Iklim

Manusia Dan Teknologi

Bukit Silikon

Komputasi

Majalah Berita Mit

Kecerdasan Buatan

Ruang Angkasa

Kota Pintar

Blockchain

Cerita Fitur

Profil Alumni

Koneksi Alumni

Fitur Berita Mit

1865

Pandangan Ku

77 Jalan Massal

Temui Penulisnya

Profil Dalam Kemurahan Hati

Terlihat Di Kampus

Surat Alumni

Berita

Pemilu 2020

Dengan Indeks

Di Bawah Kubah

Pemadam Kebakaran

Cerita Tak Terbatas

Proyek Teknologi Pandemi

Dari Presiden

Sampul Cerita

Galeri Foto

Direkomendasikan