По мнению исследователей из Японии, добавление кофеина может повысить эффективность топливных элементов, снизить потребность в платине в электродах и значительно снизить стоимость их изготовления.
Топливные элементы вызывают интерес как альтернативная технология хранения энергии в различных приложениях, от электромобилей до центров обработки данных, однако они могут быть дорогостоящими, поскольку используют дорогие материалы.
Исследователи из Высшей инженерной школы Университета Тиба, Япония, утверждают, что обнаружили, что добавление кофеина может повысить их эффективность, уменьшая количество необходимой платины и, таким образом, делая их менее дорогими.
Исследование касается процесса катализа на катоде топливного элемента и повышения эффективности этой реакции.
Топливные элементы работают примерно так же, как аккумуляторы. Они генерируют энергию путем преобразования химической энергии топлива (или электролита) и окислителя в электричество. Обычно это водород в качестве топлива и кислород в качестве окислителя. В отличие от батарей с ограниченным сроком службы, топливные элементы могут генерировать энергию, пока в них подается топливо.
Водород подвергается окислению на аноде, образуя ионы водорода и электроны. Ионы движутся через водородный электролит к катоду, а электроны проходят через внешнюю цепь, генерируя электричество. На катоде кислород соединяется с ионами и электронами водорода, в результате чего в качестве побочного продукта образуется вода.
По мнению исследователей, как бы то ни было, эта вода влияет на работу топливного элемента, реагируя с платиной (Pt) с образованием слоя гидроксида платины (PtOH) на электроде и мешая катализу реакции восстановления кислорода (ORR).
Для поддержания эффективной работы топливные элементы требуют высокой загрузки Pt (большего содержания платины), что значительно увеличивает стоимость топливных элементов.
Исследователи обнаружили, что добавление кофеина может улучшить активность ORR платиновых электродов в 11 раз, делая реакцию более эффективной.
Работой Университета Тиба руководил профессор кафедры прикладной химии и биотехнологии Нагахиро Хоши. Он объяснил, что исследователи обнаружили заметное улучшение активности ORR электрода при увеличении концентрации кофеина в электролите.
Исследователи утверждают, что их открытие может улучшить конструкцию топливных элементов и привести к более широкому их внедрению.
TheRegister
