Palivové články pro přenosná zařízení

Martin Šrubař · 30. 8. 2005

Technologie

Nový objev umožní miniaturizaci palivových článků do té míry, že je budeme moci využít v mobilních telefonech, noteboocích, fotoaparátech atp. Z jednoho decilitru paliva vyrobíme 200 litrů vodíku.

Jak fungují nové palivové články

Zjednodušeně zobrazený princip
funkce běžného palivového článku

Nové články fungují na bázi vylepšených borohydridových palivových článků. Vědci zkombinovali borohydridový článek s metodou výroby vodíku oxidací (hořením) hliníku ve vodě. Při oxidaci hliníku zbydou dva vodíkové atomy a reakcí borohydridu sodného (NaBH4) s vodou vzniknou čtyři vodíky. Kombinací těchto dvou metod vznikla “borohydrid-kovová-vodní směs” v novém článku. Není zcela jasné, zda se na konečných chemických reakcích podílí takzvaná přímá borohydridová výroba elektřiny, která nepotřebuje žádný mezistupeň v podobě tvorby vodíku. Jelikož v novém palivovém článku není používán žádný drahý katalyzátor, naznačovalo by to, že ano. Ovšem v tiskové zprávě to není zmíněno. Podle ní je klíčové použití nanočástic hliníku o rozměrech asi 100 nm a speciálního gelu složeného z vody a polyacrylamidu. Tento gel je hydrofilní, což zvyšuje účinnou reakční plochu mezi nanočásticemi kapalinou a chemické reakce tak mohou snadněji proběhnout. Další detaily chemických pochodů se mi bohužel nepodařilo zjistit.

Vysoká účinnost výroby vodíku

Největší předností nové metody je její vysoká účinnost. Ze 100 gramů směsi vědci vydolovali 6,7 gramů vodíku. Toto množství vodíku by za normálních podmínek zaujalo objem asi 150 dm³ (litrů). Vědci předpokládají, že by mohli dosáhnout až 10 gramů. To je velmi solidní na kapalinu, která má větší hustotu než voda a zaujímá tak méně než 0,1 litru.

Dobíjení akumulátorů palivovým článkem

Komora využitá pro zkoušky nové technologie výroby vodíku

Vzhledem k tomu, že při miniaturních rozměrech není snadné řízení chemické reakce, budou palivové články využívány pro nabíjení akumulátorů. Když vám v mobilu začne docházet baterka, zapojí se palivový článek a dobije ji. Akumulátorový mezistupeň také snadno pokryje špičky spotřeby, což palivový článek nedokáže. Malá elektronická zařízení mají velmi kolísavou spotřebu energie, takže nepředpokládám, že by někdy vůbec byla napájená přímo.

Palivové články budou mít vyměnitelné palivové kapsle, které po vypotřebování vodíku bude možné recyklovat. Současná cena jednoho kilogramu borohydridu sodného je asi 50 dolarů, při využívání jeho recyklace bychom se mohli přiblížit pouhému jednomu dolaru. Mohl by to tak být velmi levný zdroj energie.

Neomezená mobilita

Přenosem nových článků do průmyslového sektoru, by nastal nový boom využití přenosných spotřebičů všech druhů. Mohli byste s pár kapslemi paliva v kapse vyrazit na měsíc do divočiny s notebookem a mobilním telefonem. Padla by jedna z posledních nevýhod digitálních fotoaparátů a to nemožnost dlouhodobého používání mimo civilizaci. A pravděpodobně by se vyzkoušely i elektromobily s vyměnitelnými kapslemi. V bližší budoucnosti pouze ve městech, z důvodu krátké operační vzdálenosti, vyšší ceny a zamořenosti center měst spalinami. Každopádně průlom v energetických zdrojích malých zařízení umožní všem jejich výrobcům do nich přidat funkce, o kterých se nám dnes zatím jen zdá.

Další články speciálu Energetická krize:

• Úsporné žárovky – 9. 1. 2006
• Vstřikování vody do motoru – 7. 1. 2006
• Plastové solární články s vyšší účinností – 17. 10. 2005
• Vodík vyrobíme v autě a budeme tankovat vodu – 13. 9. 2005
• Palivové články pro přenosná zařízení – 30. 8. 2005
• Solární články ze špinavého křemíku – 22. 8. 2005
• Těžba ropy na Aljašce asi projde – 15. 8. 2005
• Kanada je nová ropná velmoc – 3. 8. 2005
• Slunečnicový olej pro výrobu vodíku – 25. 8. 2004

Komentáře

Prokop Hapala – WWW – 2.9.2005

popravde nerozumim (nebo neverim) vyhodam tohoto reseni. Hmotnostni zlomek vodiku v NaBH4+2H20 a je stejny jako v alternativnim methanolu CH3OH + H20, nehlede na hlinikovy pridavek. Navic je li clanek neprenosny ma smysl uvazovat jako konkureta uz odskousene palivove clanky na uhlovodiky nebo zemni plyn ktere sou jeste podstatne rentabilnejsi nez methanol.Predevsim mne ale dost udivuje odhad 1$ za kilo NaBH4. Protoze recyklace uvedena na http://www.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/review04/st_5p_wu.pdfje velice energeticky narocna, rozhodne nemuzeme hovorit o smysluplnem energeticke reseni pokud na 4 moly H2 vyelekrolizujem 4 moly Na a spalime 2moly CH4.pokud se ma jednat o reseni pro mobilni elektroniku..pak by mela byt vyzadovana mnohem vetsi mobilita, pokud jde o soucast velkoobemove vodikove energetiky pak nechapu jak by mohl byt rentabilni.

Martin – WWW – 2.9.2005

[1] Díky za velmi zajímavý komentář. Nejde ani tak o to, kolik tam vodíku je, ale kolik se ho z látek při praktickém použití podaří dostat. Netvrdím, že neexistují jiné možnosti, pouze upozorňuji na jednu novou.Doufám, že jsem tento palivový článek nepopsal jako nepřenosný, jeho rozměry by měly být malé, pro stacionární využití existují mnohem efektivnější metody.Docela jsi mě překvapil s energetickou náročností recyklace. Při pročítán informací okolo tohoto tématu jsem právě narazil na to (Wikipedia o NaBH4), že existují také techniky recyklace boraxu, které nejsou tak energeticky náročné, jako Tebou uváděná. Uznávám, že to není zcela spolehlivý zdroj informací.

Prokop Hapala – WWW – 3.9.2005

[2] Stou neprenosnosti jsem to asi spatne pochopil (myslel sem ze clanek ma fungovat jako dobijecka)Co se tyce te recyklace, take jsem se nejdrive dival na wikipedii pod heslem Sodium Borohydride sem nasel pdobne udaje jako v tomto clanku, ale ne konkretni navrhy recyklaceMyslel sem ze to pdf predstavuje prave onu technologi kvuli nadpisu Low Cost Regeneration of Sodium Borohydrate a kvuli tomu ze se tyka take Fuel Cell programu. Tedy je mozne ze je to nejaka starsi verze a existuji novejsi, za link bych byl vdecny.jinak v beru li tohle jako nahrazku napr akumulatoru do notebooku tak samozdrejme neni energeticka ucinost priliz dulezita.

Petr Dlouhý – 5.4.2006

dobry dendovolil bych si par komentaru k vasemu clanku:1. predne se dle citovanych zdroju nejedna o novy typ palivoveho clanku, ale pouze o zpusob uskladneni vodiku, cely clanek je pak timto negativne poznamenan.2. zobrazeny palivovy clanek je typu PEM, obecne mame 6 typu a slovu bezny bych se tedy radeji vyhnul. 3.ucinnost vyroby vodiku je zcela neco jineho, nez co citujete, zrejme mate na mysli hmotnostni kapacitu (anglicani tomu rikaji gravimetric density, udava se obvykle v % kgH2/kgvseho*100[%hm])4.je znacne zavadejici uvadet hmotnostni kapacitu samotne latky, tedy bez systemu pro uskladneni a produkci H2 (stlačeny a kapalny vodík ma 100 %hm, to je dobry, ale ejhle v kompozitovy flasce uz nam to leze pod 5 % a z toho uz nikdo nejasa) samotny NaBH4 ma teoreticku az 10,4 %hm, 5. pro soucasne aplikace je limitujici spise objemova hustota (anglicky to zni lip - volumetric density, ta uvadi hmotnost H2 v nejakem objemu materiálu, korektneji opet systemu)6.dobre vykonove navrzene DMFC i PEM dokazi spolehlive primo napajet elektronicka zarizeni (reakce je rizena odberem proudu), jediny v cem muze byt u popisovaneho reseni problem je prisun vodiku do FC. vede zdar Petr

Martin – WWW – 5.4.2006

[4] Velmi děkuji za opravu mých nepřesností.

Petr Dlouhý – 6.4.2006

[5] do budoucna rad pomuzu s korekturou na podobne tema (palivove clanky, vyroba a skladovani vodiku, proste vse kolem vodiku)zdar Petr

Komentáře můžete zaslat na tento email.

Share: Twitter, Facebook