Ogniwa na kwas mrówkowy
-na zdjęciu - Dr hab. inż. Andrzej Borodziński z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie prowadzi badania nad ogniwami paliwowymi zasilanymi kwasem mrówkowym. (Źródło: IChF PAN/Grzegorz Krzyżewski)
Ogniwo paliwowe to urządzenie przetwarzające energię chemiczną w elektryczną. Prąd powstaje bezpośrednio wskutek spalania paliwa w obecności katalizatorów, stosowanych na anodzie i katodzie ogniwa. Najpoważniejszą przeszkodą w upowszechnieniu ogniw wodorowych jest magazynowanie wodoru. Zagadnienie to okazało się niezwykle wymagające technicznie i wciąż nie doczekało się zadowalających rozwiązań. Konkurencyjne wobec wodorowych są ogniwa na metanolu. Sam metanol jest jednak substancją trującą, a zużywające go ogniwa trzeba budować z użyciem drogich katalizatorów platynowych. Co więcej ogniwa metanolowe mają niewielką moc i pracują w stosunkowo wysokiej, a więc potencjalnie niebezpiecznej temperaturze (ok. 90 stopni).
Alternatywnym rozwiązaniem okazują się ogniwa paliwowe działające na kwasie mrówkowym. Reakcje zachodzą tu w temperaturze pokojowej, a sprawność i moc ogniwa są wyraźnie wyższe niż w ogniwach metanolowych. Dodatkowo kwas mrówkowy jest substancją łatwą do przechowywania i transportu. Jednak aby ogniwo na kwasie mrówkowym działało stabilnie, potrzebny jest wydajny i trwały katalizator. ?Opracowany przez nas katalizator początkowo ma niższą aktywność od dotychczas stosowanych katalizatorów z czystego palladu. Różnica znika jednak już po dwóch godzinach pracy. Dalej jest tylko lepiej. Podczas gdy aktywność katalizatora na czystym palladzie nadal spada, nasz pracuje stabilnie - mówi dr Borodziński.
Zaletą opracowanego w IChF PAN katalizatora, szczególnie istotną z ekonomicznego punktu widzenia, jest fakt, że zachowuje swe właściwości podczas pracy w kwasie mrówkowym niskiej czystości. Kwas mrówkowy tego typu można łatwo produkować w dużych ilościach, w tym także z biomasy, zatem paliwo do nowych ogniw mogłoby być bardzo tanie. Kwas mrówkowy otrzymywany z biomasy byłby paliwem w pełni ekologicznym. Produktami reakcji zachodzących z jego udziałem w ogniwach paliwowych są woda i dwutlenek węgla. Ten drugi jest co prawda gazem cieplarnianym, ale biomasa jest pozyskiwana z roślin, które pochłaniają go podczas wzrostu. W rezultacie produkcja kwasu mrówkowego z biomasy i zużywanie go w ogniwach nie zmieniałyby ilości dwutlenku węgla w atmosferze. Ryzyko skażenia środowiska kwasem mrówkowym także jest niewielkie.
Ogniwa paliwowe na kwasie mrówkowym znalazłyby liczne zastosowania. Ich przydatność byłaby szczególnie wysoka w przenośnych urządzeniach elektronicznych ? telefonach komórkowych, laptopach, GPS-ach. Ogniwa te mogłyby być instalowane także jako źródła zasilania pojazdów, od wózków inwalidzkich przez elektryczne rowery po jachty.
W IChF PAN rozpoczynają się obecnie badania nad pierwszymi bateriami zbudowanymi z ogniw paliwowych na kwasie mrówkowym. Naukowcy spodziewają się, że prototyp komercyjnego urządzenia powinien być gotowy w ciągu kilku lat.
na podstawie materiałów IChF PAN
