La electrificación del sector del transporte, uno de los mayores consumidores de energía del mundo, es fundamental para la energía y la capacidad de recuperación ambiental en el futuro. La electrificación de este sector requerirá pilas de combustible de alta potencia ya sea de forma independiente o junto con baterías para facilitar la transición a vehículos eléctricos, desde automóviles y camiones hasta embarcaciones y aviones.
Las celdas de combustible de combustible líquido son una alternativa atractiva a las celdas de combustible de hidrógeno tradicionales porque eliminan la necesidad de transportar y almacenar hidrógeno. Pueden ayudar a impulsar vehículos submarinos no tripulados, drones y, finalmente, aviones eléctricos, todo a un costo significativamente menorEstas celdas de combustible también podrían servir como extensores de alcance para los vehículos eléctricos actuales que funcionan con baterías, avanzando así su adopción.
Ahora, los ingenieros de la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis han desarrollado celdas de combustible de borohidruro directo de alta potencia DBFC que funcionan al doble voltaje que las celdas de combustible de hidrógeno convencionales. Su investigación fue publicada el 17 de junio en eldiario Cell Reports Ciencia física .
El equipo de investigación, dirigido por Vijay Ramani, Profesor Distinguido de la Universidad de Roma B. y Raymond H. Wittcoff, ha sido pionero en un reactivo: identificar un rango óptimo de caudales, arquitecturas de campo de flujo y tiempos de residencia que permitan una operación de alta potencia.El enfoque aborda los desafíos clave en DBFC, a saber, la distribución adecuada de combustible y oxidante y la mitigación de las reacciones parasitarias.
Es importante destacar que el equipo ha demostrado un voltaje de operación de celda única de 1.4 o mayor, el doble que el obtenido en las celdas de combustible de hidrógeno convencionales, con potencias máximas cercanas a 1 vatio / cm2. Duplicar el voltaje permitiría un voltaje más pequeño, más ligero y más eficientediseño de celdas de combustible, que se traduce en importantes ventajas gravimétricas y volumétricas al ensamblar múltiples celdas en una pila para uso comercial. Su enfoque es ampliamente aplicable a otras clases de celdas de combustible líquido / líquido.
"El enfoque de ingeniería de transporte de reactivos proporciona una manera elegante y fácil de aumentar significativamente el rendimiento de estas celdas de combustible mientras todavía se utilizan componentes existentes", dijo Ramani. "Al seguir nuestras pautas, incluso las celdas de combustible líquido actuales comercialmente desplegadas pueden verganancias en rendimiento "
La clave para mejorar cualquier tecnología de celdas de combustible existente es reducir o eliminar las reacciones secundarias. La mayoría de los esfuerzos para lograr este objetivo implican el desarrollo de nuevos catalizadores que enfrentan obstáculos significativos en términos de adopción y despliegue en el campo.
"Los fabricantes de celdas de combustible son típicamente reacios a gastar un capital o esfuerzo significativo para adoptar un nuevo material", dijo Shrihari Sankarasubramanian, científico investigador del equipo de Ramani. "Pero lograr la misma o mejor mejora con su hardware y componentes existentes esun cambio de juego "
"Las burbujas de hidrógeno formadas en la superficie del catalizador han sido durante mucho tiempo un problema para las celdas de combustible de borohidruro de sodio directo, y pueden minimizarse mediante el diseño racional del campo de flujo", dijo Zhongyang Wang, un ex miembro del laboratorio de Ramani queobtuvo su doctorado de WashU en 2019 y ahora está en la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago. "Con el desarrollo de este enfoque de transporte de reactivos, estamos en el camino hacia la ampliación y el despliegue".
Ramani agregó: "Esta prometedora tecnología se ha desarrollado con el apoyo continuo de la Oficina de Investigación Naval, que reconozco con gratitud. Estamos en la etapa de ampliar nuestras células en pilas para aplicaciones tanto en sumergibles como en drones".
La tecnología y sus fundamentos están sujetos a la presentación de patentes y están disponibles para la licencia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Shrihari Sankarasubramanian. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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