Никелевый катализатор для топливных элементов
|
ЖУРНАЛ ПОСВЯЩЕН НИКЕЛЮ И ЕГО
ПРИМЕНЕНИЮ |
 |
|
Такие МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ НАНОПОРОШКИ могли бы использоваться как катализаторы в
гальванических и топливных элементах. Ключевой фактор – повышение производительности и снижение затрат. |
 |
|
Почти 40% общей стоимости топливных элементов приходится на
катализаторы. |
 |
|
Для получения нанопорошков ПАРЫ МЕТАЛЛА охлаждаются инертным газом внутри
такой вакуумной камеры. |
|
日本語
|
Никелево-кобальтовый наноматериал как более дешевый заменитель
платиновых катализаторов
Вирджиния Хеффернан (Virginia Heffernan)
Журнал «Никель», ноябрь 2005 -- Цена катализатора - одно из главных препятствий в разработке доступных по стоимости топливных элементов. Поэтому тому, кто создаст более дешевый катализатор, предстоит совершить значительный вклад в выведение технологии альтернативной энергии на коммерческий уровень.
Калифорнийская компания QuantumSphere Inc., ведущий производитель металлических нанопорошков, заявляет, что именно это она и сделала, разработав никелево-кобальтовый наноматериал, который мог бы полностью или частично заменить платиновые катализаторы в ряде приборов, использующих гальванические и топливные элементы.
Платина, цена на которую в настоящее время составляет около 75 долларов США за грамм, почти в пять раз
дороже, чем никелево-кобальтовый сплав, производимый QuantumSphere
Inc. и продающийся приблизительно по
15 долларов США за грамм. В результате, как утверждает QuantumSphere, производители гальванических и топливных элементов могли бы
снизить свои затраты почти на 50%, замени они в катализаторах платину на новый наноматериал.
Полученные QuantumSphere результаты были недавно независимо подтверждены DoppStein Enterprises Inc., американской консалтинговой компанией по гальваническим и топливным элементам.
Конечно, с использованием никелево-кобальтового наноматериала придется в какой-то мере пожертвовать производительностью. Так компания DoppStein обнаружила, что если вся платина катода (7.7 мг/см2) будет заменена никелево-кобальтовым наноматериалом, то стоимость упадет на 90%, а производительность по сравнению с чистой платиной снизится на 27%. Однако, если заменить только половину всей платины, стоимость снизится на 43% со всего лишь десятипроцентным снижением производительности.
«В этих системах почти 40% общей стоимости всего прибора приходится на катализаторы, которые становятся чрезмерно дорогими при переводе такого прибора на поточное производство, - говорит Д-р Кимберли МакГрэс (Dr. Kimberly McGrath), руководитель компании в области исследования топливных элементов. – Если зкономить на стоимости (используя запатентованный сплав), при этом немного пожертвовав производительностью, получим огромную выгоду».
Получив предварительные результаты, QuantumSphere проводит сейчас ряд
оптимизационных экспериментов, добиваясь того, чтобы сплав соответствовал или даже превысил активность
катализированных платиной катодов.
Сейчас сплав состоит приблизительно из 80% никеля и
20% кобальта, но их соотношения будут варьироваться в зависимости от результатов дальнейшего тестирования и
запросов заказчиков.
«Компания QuantumSphere начала работу над никелево-кобальтовым наноматериалом после того, как к ней обратилась ведущая фирма-консультант в области гальванических элементов. Ей нужна была менее дорогая альтернатива платине в гальванических катализаторах», - говорит Президент компании, Кевин Малони (Kevin Maloney).
«Именно большие компании определяют тенденции и являются для нас движущей силой. Они обратились к нам и изложили суть некоторых стоящих перед ними проблем и описали результаты, которые им бы хотелось получить».
Технология, необходимая для производства никелево-кобальтового наноматериала - конденсация газообразной фазы - существует уже около тридцати лет. Но, приспособив данный процесс для контролирования размера и толщины окисной оболочки частиц, ученые из QuantumSphere могут делать то, что когда-то казалось невозможным: создавать равномерное распределение требуемого размера частиц.
Это достижение позволило QuantumSphere разработать полностью автоматизированную поточную линию, которую можно регулировать в зависимости от потребностей. Производственная мощность выросла с нескольких граммов до нескольких фунтов в день или сотен фунтов в год.
Конденсация газообразной фазы происходит внутри вакуумной камеры, где металлическая проволока плавится при высоких температурах. Когда металл испаряется, пар охлаждается инертным газом и конденсируется в капли жидкого металла. Параметры частиц могут меняться путем корректировки давления, температуры и струи газа в камере.
Поверхностная площадь полученного никелево-кобальтового наноматериала так велика в сравнении с размером частиц, что практически каждая частица в атоме может вступать в реакцию.
«Ученые, если хотите, на самом деле создали новую периодическую таблицу на нано-уровне, - говорит Малони. - Эти материалы куда активнее. На микронном уровне такой производительности просто не достигнешь».
Вирджиния Хеффернан - автор научных статей из Торонто.
ФОТОГРАФИИ ПРЕДОСТАВЛЕНЫ компанией QuantumSphere
|
Kevin Maloney President and CEO QuantumSphere Inc. 2905 Tech Center Drive Santa Ana, CA 92705 U.S.A. Tel: 714-545-NANO (6266) Fax: 714-545-6265 E-mail: kmaloney@qsinano.com Website: www.qsinano.com |
