Quando il catalizzatore al nichel delle celle a combustibile in ceramica viene utilizzato con combustibili idrocarburici, come il metano, propano, e butano, il carbonio generato durante la conversione del combustibile si deposita sulla superficie del nichel. Questo peggiora seriamente quando la temperatura si abbassa, portando al fallimento del funzionamento della cella. Il team di ricerca ha risolto questo problema incorporando catalizzatori secondari ad alte prestazioni, che può convertire più facilmente i combustibili, dalla tecnologia a film sottile. Utilizzando la deposizione alternata del catalizzatore secondario e degli strati di catalizzatore principale, il team è stato in grado di distribuire efficacemente il catalizzatore secondario nelle parti più vicine all'elettrolita degli elettrodi del carburante. Da questa parte, era possibile l'incorporazione controllata di catalizzatori secondari di piccola quantità ma posizionati in modo efficace. Utilizzando questa procedura, il team di ricerca KIST è stato in grado di applicare con successo catalizzatori secondari noti per la loro elevata attività catalitica a basse temperature, come il palladio (Pd), rutenio (Ru), e rame (Cu), agli elettrodi di combustibile a nanostruttura. Credito:Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Un team di ricerca coreano ha sviluppato una cella a combustibile in ceramica ad alte prestazioni che può funzionare con combustibili butano. Poiché il butano può essere liquefatto e quindi immagazzinato e trasportato facilmente, la nuova tecnologia potrebbe ampliare la gamma di applicazioni delle celle a combustibile in ceramica ad applicazioni portatili e mobili come le auto elettriche, robot e droni. In precedenza, le celle a combustibile in ceramica erano state prese in considerazione solo per l'applicazione a sistemi di generazione di energia di grande capacità a causa del loro funzionamento ad alta temperatura.
Il Korea Institute of Science and Technology (KIST) ha annunciato che il team di ricerca del Dr. Son Ji-Won presso il Center for Energy Materials Research del KIST ha sviluppato un cella a combustibile in ceramica a film sottile che potrebbe funzionare a temperature medio-basse inferiori a 600 °C utilizzando combustibili butano.
Le celle a combustibile in ceramica sono un tipo di cella a combustibile ad alta temperatura che opera a oltre 800 gradi C. Questa temperatura elevata consente l'uso di catalizzatori economici, come il nichel, a differenza delle celle a combustibile a bassa temperatura, come celle a combustibile ad elettrolita polimerico, che utilizzano catalizzatori al platino costosi per integrare la loro bassa attività catalitica. Un altro grande vantaggio delle celle a combustibile ad alta temperatura è che possono utilizzare vari combustibili diversi dall'idrogeno puro, come GPL e GNL a bassa emissione grazie all'elevata efficienza. Però, ironicamente, anche se le celle a combustibile ad alta temperatura utilizzano catalizzatori poco costosi, il loro funzionamento richiede materiali refrattari costosi e tecnologie di produzione. Un altro fattore limitante è che il loro processo di accensione e spegnimento del sistema richiede molto tempo a causa delle caratteristiche del funzionamento ad alta temperatura, che limitano la loro applicazione ai sistemi di generazione di energia stazionaria su larga scala.
Molti gruppi di ricerca in tutto il mondo hanno lavorato su celle a combustibile ceramiche a film sottile, che può funzionare a basse temperature senza perdita di prestazioni. Sfortunatamente, il problema è che il funzionamento a temperature più basse fa perdere alle celle a combustibile ceramiche uno dei loro importanti vantaggi, questo è, la loro capacità di utilizzare vari combustibili. Quando il catalizzatore al nichel delle celle a combustibile in ceramica viene utilizzato con combustibili idrocarburici, come il metano, propano, e butano, il carbonio generato durante la conversione del combustibile si deposita sulla superficie del nichel. Questo peggiora seriamente quando la temperatura si abbassa, portando al fallimento del funzionamento della cella.
Il team di ricerca del Dr. Son Ji-Won ha risolto questo problema incorporando catalizzatori secondari ad alte prestazioni, che può convertire più facilmente i combustibili, dalla tecnologia a film sottile. Utilizzando la deposizione alternata del catalizzatore secondario e degli strati di catalizzatore principale, il team è stato in grado di distribuire efficacemente il catalizzatore secondario nelle parti più vicine all'elettrolita degli elettrodi del carburante. Da questa parte, era possibile l'incorporazione controllata di catalizzatori secondari di piccola quantità ma posizionati in modo efficace.
Utilizzando questa procedura, il team di ricerca KIST è stato in grado di applicare con successo catalizzatori secondari noti per la loro elevata attività catalitica a basse temperature, come il palladio (Pd), rutenio (Ru), e rame (Cu), agli elettrodi di combustibile della nanostruttura. Hanno confermato il funzionamento ad alte prestazioni delle celle a combustibile ceramiche a film sottile di nuova concezione a temperature di esercizio medie e basse (500-600 C), utilizzando carburante butano, che è un carburante molto conveniente.
"Questa ricerca ha esaminato sistematicamente i possibili usi dei combustibili idrocarburici nelle celle a combustibile ceramiche funzionanti a basse temperature, " ha affermato il dott. Son Ji-won. "L'uso di combustibili portatili come il butano a temperature di esercizio inferiori consentirebbe lo sviluppo di sistemi di celle a combustibile ceramiche più piccoli e integrati, che può essere applicato a fonti di alimentazione portatili e mobili."
