Керамический фильтр переносит водородные элементы в реальный мир

Энергия

Редакция сайта «Технологические инновации» — 06.10.2025

Эта инновационная гибкая мембрана, изготовленная из природных глинистых минералов, содержит нанолисты силикатных монослоёв. [Изображение: Kazuto Hatakeyama et al. - 10.1039/D5TA02486B]

Керамическая мембрана

Японские химики синтезировали инновационный твердый электролитический материал, который обещает вернуть технологию топливных элементов в повестку дня. Это устройства, преобразующие жидкое или газообразное топливо непосредственно в электричество. Наиболее интересным из них является водород , но это может быть этанол или любой другой материал.

Это керамический материал , получаемый из природных глинистых минералов, который затем может быть отформован в мембрану — очень продвинутый тип фильтра, настолько точный, что он способен фильтровать отдельные атомы и молекулы.

Инновационная керамическая мембрана продемонстрировала высокую протонную (ядра водорода) проводимость и исключительные барьерные свойства по отношению к водороду ( _H2 ), открывая новые возможности для работы топливных элементов при таких же низких температурах, как у обычного двигателя внутреннего сгорания.

Традиционно топливные элементы используют протонпроводящие оксиды, которым требуются рабочие температуры от 500°C до 1000°C, что ограничивает их применение в компактных или мобильных устройствах, таких как долгожданные водородные транспортные средства.

«Это важный шаг к созданию устойчивых, высокопроизводительных топливных элементов, не требующих дорогостоящих или вредных для окружающей среды материалов», — заявил профессор Синтаро Ида из Университета Кумамото. «Поскольку сырье — монтмориллонитовая глина — широко распространено и недорого, эта технология обладает реальным потенциалом для масштабируемых и экологически безопасных энергетических решений».

Передавайте только то, что необходимо

Эту керамическую мембрану отличает двойная эффективность: она не только эффективно проводит протоны, но и блокирует водород, делая это более чем в 100 раз эффективнее, чем наиболее распространённые сегодня материалы. Такое сочетание свойств критически важно для безопасности, эффективности и долговечности топливных элементов.

При применении в водородных топливных элементах мембрана обеспечивала максимальную плотность тока 1080 мА/см ² и мощность 264 мВт/см 2 при температуре всего 90 °C, что соответствует рабочей температуре двигателя внутреннего сгорания.

Еще более впечатляющим является то, что топливный элемент стабильно работал в широком диапазоне температур окружающей среды: от -10 °C до 140 °C, что делает его пригодным как для распределенной генерации электроэнергии в холодном климате, так и для автомобильной промышленности.

Другие новости о:

Больше тем