Dyzelio era baigėsi? Amerikiečiai sukūrė „amžiną“ variklį, kuris pakeis viską ()
Platina, kobaltas ir azotas viename lydinyje gali pakeisti sunkųjį transportą.
© geralt (Free Pixabay license) | https://pixabay.com/illustrations/chemistry-molecules-hydrogen-7030100/
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Vandeniliniai kuro elementai jau seniai pristatomi kaip transporto ateitis, tačiau sunkvežimių ir autobusų atveju jie vis dar labiau yra pažadas nei realybė. Pagrindinė kliūtis – ribotas esamų sprendimų patvarumas, nes jie neatlaikydavo sunkių eksploatacijos sąlygų. Tačiau dabar atsirado tikra galimybė pokyčiams, ir tai įmanoma dėl Amerikos mokslininkų darbo.
Platina, kobaltas ir azotas viename lydinyje gali pakeisti sunkųjį transportą
Brookhaven nacionalinės laboratorijos tyrėjų komanda sukūrė katalizatorių, kuris griežtuose bandymuose atlaikė daugiau nei 90 000 darbo ciklų. Toks pasiekimas atitinka apie 25 000 valandų nuolatinio sunkvežimio darbo, žymiai viršijančio iki šiol galiojančius pramonės standartus. Po visų bandymų nauja medžiaga pasiekė srovės tankį 1388 mA/cm² prie 0,7 V įtampos, o tai reiškia, kad buvo viršyti JAV Energetikos departamento nustatyti srovės tankio tikslai daugiau nei 6 %.
|
Tokius rezultatus leido pasiekti tikslioji atomų lygmens inžinerija. Katalizatorius sudarytas iš azotuoto platinos, kobalto, nikelio, geležies ir vario lydinio, sukuriant vadinamąją daugiasluoksnę struktūrą su dideliu entropijos lygiu. Visą struktūrą saugo vienasluoksnė platinos danga, apsauganti nuo degradacijos.
Svarbu ir tai, kad atominių mikrodeformacijų šiame katalizatoriuje yra mažiau nei vieno atomo pločio. Tokios minimalios deformacijos stiprina ryšius tarp metalų ir azoto, tuo pačiu gerindamos reakcijų aktyvumą ir atsparumą korozijai. Struktūra pasinaudoja didelės entropijos efektu – stabilia skirtingų elementų sistema, kuri išlaiko savybes net ekstremaliomis darbo sąlygomis.
Konkrečiais skaičiais, naujas katalizatorius po 30 000 ciklų prarado tik 17,9 % efektyvumo. Palyginimui, standartinis platinos katalizatorius tokiomis pačiomis sąlygomis prarado 37,5 % efektyvumo. Tai ypač svarbu, nes bandymai atlikti sąlygomis, imituojančiomis sunkvežimių eksploataciją – daug reikalaujančią nei lengvųjų automobilių. Sunkvežimiai turi turėti sistemas, galinčias dirbti šimtus tūkstančių kilometrų be žymaus efektyvumo sumažėjimo.
Naujo laboratorinio pasiekimo išskirtinis patvarumas kyla iš trijų veiksnių sinergijos: sub-angstrominės deformacijos, metal-azoto ryšių ir didelės entropijos efekto. Teoriniai skaičiavimai parodė, kad azoto priemaišos padidina energijos barjerą platinos atomų difuzijai beveik 30 %, o tai praktiškai reiškia, kad pereinamųjų metalų atomai yra veiksmingai fiksuoti savo vietoje, neleidžiant katalizatoriui degraduoti ar išplauti.
Ši nauja technologija gali atverti kelią plačiam vandenilio panaudojimui komerciniame transporte, ypač todėl, kad kuro elementai išskiria tik vandens garus, todėl jie tampa patrauklia alternatyva gamintojams, siekiantiems nulinės emisijos. Klausimas tik tas, ar pavyks ją perkelti iš laboratorijos į pramoninę gamybą už priimtiną kainą. Jei taip, tai gali būti žingsnis link to, kad vandeniliniai sunkvežimiai taptų realia konkurencija tradiciniams vidaus degimo varikliams.
