(H2N2)-Một nhóm nghiên cứu của Viện Khoa học Kỹ thuật Công nghiệp Tiên tiến đã phát triển thành công pin nhiên liệu oxit rắn mini hoạt động ở nhiệt độ 450°C.
Pin nhiên liệu oxit rắn được làm hoạt toàn bằng sứ và có thể hoạt động được trên nền dihydro tinh khiết hoặc các hydrocacbua. Do có nhiệt độ hoạt động rất cao (700 – 1000oC) nên loại pin này chỉ được sử dụng ở những nơi có cơ sở hạ tầng lớn và cố định. Muốn sử dụng cho những phạm vi nhỏ hẹp hơn (các loại xe cơ giới hoặc nhà ở tư nhân) phải hạ được mức nhiệt để tăng tốc độ khởi động của pin và giảm mức tiêu thụ năng lượng, từ đó nâng cao hiệu suất tiết kiệm.
Pin nhiên liệu oxit rắn gồm 2 điện cực ngăn cách nhau bởi 1 tấm màng ngăn rắn để giúp các ion O2 di chuyển từ cực âm sang cực dương. Các phản ứng xảy ra sau đó là 2H2 -> 4H+ + 4e ở cực dương và 4e- + O2 -> 2O2 ở cực âm. Tiếp đó, dưới tác động của chất xúc tác, nhiên liệu sẽ được tạo ra. Nếu sử dụng metan làm xúc tác sẽ tạo ra phản ứng xảy ra sẽ là CH4 + 2H2O -> 4H2 + CO2.
Pin nhiên liệu mini của nhóm nghiên cứu không phẳng như các loại pin thường mà có dạng ống – điều này cho phép phủ trực tiếp xúc tác lên bề mặt của cực dương, và khi đó dòng điện sẽ tập trung tại hai đầu ống. Cụ thể hơn, loại pin này là 3 ống lồng vào nhau, trong đó phần bên ngoài được làm bằng oxit xeri (CeO2), lantan (La) và coban (Co) chính là cực âm. Phần cực dương bên trong làm bằng niken (Ni) và oxit xeri. Bề mặt trong cực dương phủ một lớp oxit xeri dày khoảng vài micromet – đó chính là lớp xúc tác. Tổng thể đường kính của pin vào khoảng 1,8mm. Nhiên liệu tạo ra sẽ được vận chuyển bên trong ống.
Nhóm nghiên cứu đã chạy thử nghiệm pin ở 450oC và thu được 0,9V điện áp đầu ra và mật độ năng lượng 0,1 W/cm2. Với các loại pin nhiên liệu không có lớp xúc tác, điện áp đầu ra chỉ đạt 0,6V với mật độ vào khoảng vài mW/cm2.
Hiện nhóm đang tiếp tục nghiên cứu để tìm kiếm các loại xúc tác khác để đa dạng hoá các loại hydrocacbua dùng làm nhiên liệu, và từ đó nâng cao hiệu suất tiết kiệm cho người sử dụng. Ngoài ra, nhóm còn dự định phát triển thêm pin dành cho các loại hệ thống di động.
Hoahocngaynay.com
Nguồn NASATI/Techno-Sciences
