Yeni Tasarlanan Polimer Yakıt Hücresi Yüksek Sıcaklıklarda Çalışabilir
Yeni polimer yakıt hücresi; son teknoloji yakıt hücrelerinden daha yüksek seviyede güç yoğunluğu ile 80oC-160oC’da çalışır. Bu polimer yakıt hücresi; orta ve ağır hizmet tipi araçlarda, kamyon ve otobüs gibi, yakıt hücrelerinin kullanılmasının önündeki en önemli teknik engellerden biri olan, uzun süredir devam eden aşırı ısınma problemini çözer.
Mevcut yakıt hücreleri, 60oC-80oC’de çalıştığından dolayı, çalışacak kadar serin kalmak için büyük radyatörlere ve hava girişlerine ihtiyaç duyarlar. Bu sorunu çözmek için Los Alamos Ulusal Laboratuvarı bilim insanları daha yüksek sıcaklıklarda çalışan yeni bir polimer yakıt hücresi geliştirdiler.
Los Alamos’un Malzeme Sentezi ve Entegre Cihazlar Grubu’ndan Yu Seung Kim, “Yakıt hücreleri, havadan hidrojen ve oksijeni elektrokimyasal olarak birleştirerek elektrik üreten bir enerji dönüştürme cihazıdır. Elektrikli araçlar gibi, yakıt hücreli araçlar da sıfır emisyonlu araçlardır; duman, sera gazı ya da egzoz emisyonları yoktur. Dahası, hidrojen sıfır sera gazı emisyonu potansiyeline sahip yerli kaynaklardan üretilebilir” dedi.
Hidrojen yakıt hücreleri, kamyonlar ve otobüsler de dahil olmak üzere orta ve ağır hizmet tipi karayolu taşımacılığı araçlarında için iyi bir seçenektir. Ayrıca, deniz, demiryolu ve havacılık uygulamaları için de kullanılabilir.
Hidrojen yakıt hücreleri ya da hücrelerinden hangisi olursa olsun, ulaşımdaki emisyonu azaltmak için gösterilen bu küresel çabalar göz önüne alındığında, orta ve ağır hizmet tipi taşımacılığın geleceğinin elektrifikasyonu gereklidir. Akülü araçlarla karşılaştırıldığında yakıt hücreleri, uzun menzilde fazla yakıt tasarrufu sağlar ve yeterli yakıtı depolar. On-yirmi yıldan fazladır, araştırmacılar; daha iyi ısı ve su yönetimi yoluyla daha basit yakıt hücresi sistemleri sağlayan ve 100oC’nin üzerinde çalışabilen yakıt hücrelerini araştırdılar. Ağır hizmet uygulamalarında gerekli dayanıklılığı sağlamak için ek çalışma yapılması gerekirken, bu araştırma; sıcak ve kuru koşullar altında yüksek performanslı yakıt hücrelerini üretmek için bir çözümdür.
Yakıt hücresi teknolojisine yönelik bu gelişmeleri, Batı Amerika Birleşik Devletleri’ni ekonomik olarak sürdürülebilir ve karbon-nötr bir enerji sistemine geçirmek için bir teknoloji yol haritası geliştiren, Intermountain West Energy Sustainability & Transitions (I-WEST) destekliyor. Intermountain West’in yol haritası, bölgesindeki eyaletlerin zorlukların üstesinden gelmelerini, fırsatlardan yararlanmalarını ve eşitlikçi bir enerji geçiş stratejisi oluşturmalarını sağlayabilir.
Nasıl Çalışır?
Konvansiyonel yüksek sıcaklık polimer elektrolit membran yakıt hücrelerinde, elektrotta elektrolit olarak fosforik asit kullanır. Bu çalışmada, Los Alamos ekibi fosfonatlı polimer ve perfluorosülfonik asitten oluşan bir polimer elektrolit tasarladı. Ekip bu kompozit elektrolit yapısında, perfluorosülfonik asidinden bir protonun fosfonatlı polimere gittiğini ve proton iletkenliğini önemli ölçüde artırdığını keşfetti. Araştırmacılar kompozit polimer elektrolit yöntemini kullanarak, 160oC’deki yakıt hücresinin santimetrekaresi başına yaklaşık 800 miliwatt’lık bir güç yoğunluğu elde ettiler ve böylece fosforik asit bazlı yakıt hücrelerinde %60’lık bir iyileşme yakaladılar.
Bu araştırma, ulaştırma uygulamaları için yenilikçi yüksek sıcaklık polimer elektrolit yakıt hücreleri geliştirmeye çalışan, Enerji Bakanlığı (DOE) İleri Araştırma Projeleri Ajansı-Enerji’nin (ARPA-E) sonucudur. Bu araştırma aynı zamanda, DOE’nin Enerji Verimliliği ve Yenilenebilir Enerji Hidrojen ve Yakıt Hücresi Teknolojileri Ofisi’nde (EERE-HFTO) “L’innovator” olarak da desteklemektedir- DOE Hidrojen ve Yakıt Hücresi Teknolojileri Ofisi tarafından desteklenen program (L’innovator), ulusal laboratuvarda üstüne uğraşılan yenilikçi hidrojen ve yakıt hücreleri teknolojilerini kullanarak, güçlü hidrojen ve yakıt hücrelerini yerli sanayi ile tedarikte olmasını sağlamak ve ticarileştirilmek içindir.
Kaynak : sciencedaily.com