Ląstelės skruzdžių rūgščiai

Teorinis cheminės energijos pavertimo elektros energija efektyvumas kuro elementuose gali siekti 100%. Procentais, bet kol kas geriausi iš jų yra vandenilis – jų efektyvumas siekia iki 60 proc., tačiau kuro elementai skruzdžių rūgšties pagrindu turi galimybę pasiekti šiuos teorinius 100 proc. Jie yra pigūs, daug lengvesni už ankstesnius ir, skirtingai nei įprasti akumuliatoriai, suteikia galimybę nepertraukiamai veikti. Verta priminti, kad žemo slėgio vidaus degimo variklių efektyvumas siekia tik apie 20% –? sako daktaras Hubas. Anglų Andrzej Borodzinski iš IPC PAS.

Kuro elementas yra prietaisas, paverčiantis cheminę energiją į elektros energiją. Srovė susidaro tiesiogiai dėl kuro degimo, esant katalizatoriams, naudojamiems elemento anode ir katode. Didžiausia kliūtis vandenilio elementų populiarėjimui yra vandenilio saugojimas. Ši problema techniniu požiūriu pasirodė esanti itin sudėtinga ir dar nebuvo išspręsta patenkinamų sprendimų. Su vandenilio ląstelėmis konkuruoja metanolio ląstelės. Tačiau pats metanolis yra toksiška medžiaga, o jį vartojantys elementai turi būti gaminami naudojant brangius platinos katalizatorius. Be to, metanolio elementai turi mažą galią ir veikia gana aukštoje, todėl potencialiai pavojingoje temperatūroje (apie 90 laipsnių).

Alternatyvus sprendimas yra skruzdžių rūgšties kuro elementai. Reakcijos vyksta kambario temperatūroje, o ląstelės efektyvumas ir galia yra aiškiai didesni nei metanolio. Be to, skruzdžių rūgštis yra medžiaga, kurią lengva laikyti ir transportuoti. Tačiau stabiliam skruzdžių rūgšties elemento veikimui reikalingas efektyvus ir patvarus katalizatorius. Mūsų sukurtas katalizatorius yra mažesnio aktyvumo nei iki šiol naudojami gryno paladžio katalizatoriai. Tačiau skirtumas išnyksta po dviejų valandų veikimo. Darosi geriau. Nors gryno paladžio katalizatoriaus aktyvumas ir toliau mažėja, mūsų yra stabilus“, – sako daktaras Borodzinskis.

Ekonominiu požiūriu ypač svarbus IPC surfactant sukurto katalizatoriaus privalumas yra tai, kad jis išlaiko savo savybes, kai veikia žemo grynumo skruzdžių rūgštyje. Šios rūšies skruzdžių rūgštį galima nesunkiai pagaminti dideliais kiekiais, taip pat ir iš biomasės, todėl kuras naujoms ląstelėms gali būti labai pigus. Iš biomasės gauta skruzdžių rūgštis būtų visiškai žalias kuras. Reakcijų, vykstančių jai dalyvaujant kuro elementuose, produktai yra vanduo ir anglies dioksidas. Pastarosios yra šiltnamio efektą sukeliančios dujos, tačiau biomasė gaunama iš augalų, kurie augimo metu ją sugeria. Dėl to skruzdžių rūgšties gamyba iš biomasės ir jos suvartojimas ląstelėse nepakeistų anglies dvideginio kiekio atmosferoje. Aplinkos taršos skruzdžių rūgštimi rizika taip pat nedidelė.

Skruzdžių rūgšties kuro elementai ras daug pritaikymų. Ar jų naudingumas bus ypač didelis nešiojamuose elektroniniuose įrenginiuose? mobilieji telefonai, nešiojamieji kompiuteriai, GPS. Šiuos elementus taip pat galima montuoti kaip energijos šaltinius transporto priemonėms nuo vežimėlių iki elektrinių dviračių ir jachtų.

IPC PAS dabar pradedami pirmųjų baterijų, pagamintų iš skruzdžių rūgšties kuro elementų, tyrimai. Mokslininkai tikisi, kad komercinio įrenginio prototipas turėtų būti paruoštas po kelerių metų.

remiantis Fizikinės chemijos instituto PAN medžiaga