Podobné články
Palivový článek: budoucnost výroby elektřiny?
Palivový článek: budoucnost výroby elektřiny? 2. díl
05.11. 2013by Admin E-konstruktér2. díl: princip palivového článku
Uvnitř Kostky se nacházejí malé palivové články na bázi tuhých oxidů ve tvaru čtverce 10x10 cm, o tloušťce jediného milimetru. Stejně jako baterie, také tyto palivové články mají uvnitř katodu, anodu a elektrolyt, tady ale srovnání s klasickou baterií končí. Palivové články elektřinu neakumulují, nýbrž ji vytvářejí, a to chemickou cestou, kdy ze vzduchu získávají ionty kyslíku, které jsou dále vedeny článkem, kde se mísí a okysličují palivo na druhé straně, čímž vzniká elektřina. Klíčové je, z jakého materiálu jsou články vyrobeny, což je oblast, v jaké je Erik Wachsman odborníkem na slovo vzatým.
Wachsman, který za svoji dosavadní kariéru vydal na 220 publikací a nechal si patentovat osm vynálezů,získal v roce 2012 od oddělení vysokoteplostních materiálů Elektrochemické společnosti cenu Fuel Cell Seminar Award za mimořádný přínos v oblasti palivových článků. Byl jmenován členem Elektrochemické společnosti a Americké keramické společnosti, pracuje jako šéfredaktor časopisuIonicsa jako redaktor časopisu Energy Systems. Wachsmanův největší přínos společnosti může nejspíš spočívat v tom, že až se východním pobřežím Spojených států přežene hurikán, světla v domovech Američanů budou i nadále svítit.
Palivové články na bázi tuhých oxidů se vždy potýkaly se dvěma hlavními problémy, a to s vysokou provozní teplotou a vysokou finanční náročností. Wachsman je oba vyřešil.
Tradiční palivové články s oxidy musejí při svém provozu dosahovat teplot až 950 °C, aby bylo dosaženo jejich účinnosti. Při takových teplotách nelze zařízení jednoduše vypnout a znovu zapnout, jeho výkon se postupem času zhoršuje a v zájmu vyvážení celého systému je nezbytné používat drahé, vysokým teplotám odolné slitiny, které zvyšují cenu celého systému.
Wachsmanovi se podařilo snížit provozní teplotu palivových článků s oxidy na 650 °C s tím, že do budoucna lze očekávat další významné snížení až k hodnotám okolo 300 stupňů. Za těchto nižších teplot bude systém schopný fungovat mnohem rychleji a s vyšší mírou spolehlivosti, zatímco Redox bude moci vyrábět Kostku z běžných součástí z nerezavějící oceli namísto drahých slitin.
Tím ale výčet Wachsmanových úspěchů nekončí. Po více než čtvrt století čerpal inspiraci od vysokoškolských studentů a doktorandů, čerpal výzkumné granty v hodnotách milionů dolarů a využívalšpičkově vybavenou laboratoř Marylandské univerzity. Výsledkem toho bylo, že se mu podařilo vytvořit palivové články, které za takto nízkých teplot vyrábějí desetkrát více elektřiny než jakékoli jiné články dostupné na trhu, čímž se vlastně sráží jejich hodnota na pouhou desetinu.
Toho se mu podařilo dosáhnout díky vylepšení prakticky každého aspektu palivového článku. Za využití nových materiálů docílil jeho zdokonalení tím, že začal používat elektrolyt ve dvou vrstvách, významným způsobem dokázal vylepšit také anodu, a to tak, aby snášela opakované spínání a vypínání systému. Žádná část neunikla jeho odbornému vylepšení a celý soubor materiálů, které vytvořil, umožňuje Radoxu vyrábět zařízení se širokým spektrem použití.
„Za 25 let jsme dosáhli významného pokroku jak z hlediska složení materiálů, ze kterých se palivové články vyrábějí, tak z hlediska mikro- a nanostruktury těchto materiálů," řekl Wachsman. „Skutečnost, že se nám podařilo tyto věci spojit má za výsledek vytvoření článku, který se vyznačuje extrémně vysokou hustotu vývinu energie v řádu dvou wattů na čtvereční centimetr."
Citrin potenciál tohoto vědeckého úspěchu brzy rozpoznal. Získání většího množství energie znamená, že k dosažení stejných hodnot vám stačí méně článků a celý systém tak může být také menší.
„Wachsmanův vědecký pokrok nám umožňuje konstruovat systémy, které jsou řádově menší, lehčí a levnější než jakýkoliv jiný systém," řekl Citrin.
Wachsman začal na vývoji palivových článků na bázi tuhých oxidů pracovat již jako postgraduální student v osmdesátých letech předchozích století. Od samého počátku měl v úmyslu dostat je na trh.
Již v roce 2005 se začali Wachsman a tehdy doktorand Bryan Blackburn společně zabývat myšlenkou založení obchodní společnosti. Zkraje roku 2012 vstoupili do VentureAccelerator Program, který pomáhá vybraným investorům spolupracujícím s Marylandskou univerzitou přenášet jejich výzkum z laboratoří do jejich oboru tím, že vytváří nové společnosti.
Po rekordně krátkém čase, pouhých třech měsících, se Wachsman a Blackburn spojili s Citrinem a podnikateli Davidem Buscherem a Robertem Thurberem a společně založili Redox Power Systems.
Tým těchto pěti lidí, z nichž všichni zasedají ve správní radě, získal výhradní práva na Wachsmanovy patenty. Redox uzavřel s Marylandskou univerzitu smlouvu o provádění výzkumu, aby mohl dále vylepšovat palivové články.
Citrin, Buscher a Thurber již dříve založili Solipsys, společnost zabývající se radiolokační technologií, kterou později v roce 2003 koupila společnost Raytheon. Tato trojice společně založila dalších 13 společností, mezi nimi takéGloto, firmu nabízející inovační produkty a služby, které prostřednictvím inzerátů, sociálních sítí, mobilních telefonů a interaktivního televizního vysílání podporují, aby spotřebitelé sdíleli své zkušenosti.
Redox do budoucna plánuje vyrábět palivové články pro automobily, které by podle prohlášení společnosti mohly ztrojnásobit dojezd vašeho auta při stejné spotřebě paliva.
Pro tuto chvíli však bude Redox spokojený, pokud po dalším sněhovém armagedonu, hurikánu Sandy či zákeřném kybernetickém útoku nezůstanou lidé v USA bez elektřiny.
Videa, fotografie a ilustrace týkající se Redoxu a Wachsmanových vynálezů a zlepšováků týkajících se palivového článku na bázi oxidů můžete shlédnout na:http://mtech.umd.edu/news/press_releases/redox_wachsman_fuel_cells.html
zdroj: designworldonline.com