Zaawansowane nanokompozyty w technologii konwersji energii
W ostatnich latach postępy i komercjalizacja technologii ogniw paliwowych były hamowane przez szereg czynników. Aby to zmienić, w ramach finansowanego ze środków UE projektu NANO-FCSC (Engineering of nanocomposites for a new energy conversion device joining fuel cell and solar cell) badano nowe sposoby rozwijania aktualnej technologii ogniw paliwowych, polegające na zastosowaniu nanotechnologii, a w szczególności zaawansowanych materiałów nanokompozytowych. Partnerzy projektu przygotowali, scharakteryzowali i przetestowali nanokompozyty na potrzeby nowej technologii konwersji energii, która łączy zasady działania ogniw paliwowych i słonecznych. Badali też podstawy naukowe i mechanizmy działania urządzeń, w tym transport jonów i elektronów. Prace rozpoczęto od przeanalizowania nowych skutecznych materiałów kompozytowych, które można by zastosować w jednokomponentowych ogniwach paliwowych. W tym celu wytworzono i zbadano przemysłowy pierwiastek ziem rzadkich (LCP) i tlenek perowskitowy (LSCF). Partnerzy projektu zbadali i scharakteryzowali ich mikrostrukturę, morfologię i właściwości elektryczne. Zmieniając proporcje LCP do LSCF w materiale kompozytowym, starano się zrównoważyć przewodność jonową i elektronową. Dzięki temu ogniwa paliwowe i słoneczne są bardziej wydajne. Ogniwa paliwowe o optymalnym składzie osiągnęły najwyższe napięcie obwodu otwartego i maksymalną gęstość mocy, a ponadto wykazały się dobrą stabilnością pracy. Wysoka wydajność wynika z mechanizmów działających na granicach faz oraz zjawisk katalitycznych na elektrodach. Zespół NANO-FCSC odkrył, że złącze Schottky'ego ma istotny wpływ na ogniwa paliwowe, a szczególnie na wydajność urządzeń. Urządzenia z ogniwami paliwowymi wyposażone w złącze Schottky'ego osiągają wysoką moc wyjściową. Ponadto do ich zalet należy prostota, mały ciężar oraz zastosowanie niedrogich materiałów i technologii. Na koniec uczeni zaprojektowali i zbudowali nowe urządzenie, które przetwarza paliwo wodorowe w elektryczność przy stabilnej mocy wyjściowej. W ramach projektu NANO-FCSC powstał nowy obiecujący materiał, otwierający nowe możliwości tworzenia ogniw paliwowych i innowacyjnych technologii energetycznych. Dodatkowo inicjatywa przyczyniła się do przyspieszenia komercjalizacji ogniw paliwowych.
Słowa kluczowe
Zaawansowane nanokompozyty, konwersja energii, ogniwa paliwowe, NANO-FCSC, ogniwa słoneczne
