Instytut Chemii Fizycznej

   Polskiej Akademii Nauk

 

adres:       ul. Kasprzaka 44/52 

                01-224 Warszawa

 

tel.:          +48 22 3432000

fax/tel.:     +48 22 3433333, 6325276

 

email:        ichf@ichf.edu.pl

WWW:      http://www.ichf.edu.pl/

 

 

 

 

 

Warszawa, 15 czerwca 2011

 

 

 

 

 

Nowy katalizator umożliwi komercjalizację rewolucyjnych ogniw paliwowych

 

 

            Tanie, znacznie lżejsze od dotychczasowych i w odróżnieniu od zwykłych baterii

            zapewniające możliwość ciągłej pracy - ogniwa paliwowe na kwas mrówkowy

            mogą zrewolucjonizować rynek przenośnej elektroniki. Ich upowszechnienie będzie

            możliwe dzięki nowemu katalizatorowi, opracowanemu w Instytucie Chemii

            Fizycznej PAN.

 

 

Nie ma użytkownika sprzętu elektronicznego, którego nie irytowałyby problemy z zasilaniem. Baterie wiecznie się wyczerpują, wymagają ciągłych wymian lub długotrwałego ładowania. Ogniwa paliwowe mogłyby znacząco poprawić wygodę korzystania z urządzeń elektronicznych. Na przeszkodzie do ich komercjalizacji stoi jednak wiele problemów technicznych. Nowy katalizator, opracowany w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie, jest istotnym etapem na drodze do upowszechnienia tanich, trwałych, lekkich i ekologicznych ogniw paliwowych zużywających kwas mrówkowy.

 

Ogniwo paliwowe to urządzenie przetwarzające energię chemiczną w elektryczną. Prąd powstaje bezpośrednio wskutek spalania paliwa w obecności katalizatorów, stosowanych na anodzie i katodzie ogniwa. "Teoretyczna sprawność zamiany energii chemicznej na elektryczną w ogniwach może sięgać nawet stu procent. Najlepsze istniejące obecnie ogniwa, wodorowe, w praktyce dochodzą do 60%. Dla porównania, sprawność niskoprężnych silników spalinowych to zaledwie około 20%" - mówi dr hab. inż. Andrzej Borodziński z IChF PAN.

 

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.

 

Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (http://www.ichf.edu.pl/) został powołany w 1955 roku jako jeden z pierwszych instytutów chemicznych PAN. Profil naukowy Instytutu jest silnie powiązany z najnowszymi światowymi kierunkami rozwoju chemii fizycznej i fizyki chemicznej. Badania naukowe są prowadzone w 9 zakładach naukowych. Działający w ramach Instytutu Zakład Doświadczalny CHEMIPAN wdraża, produkuje i komercjalizuje specjalistyczne związki chemiczne do zastosowań m.in. w rolnictwie

i farmacji. Instytut publikuje około 200 oryginalnych prac badawczych rocznie.

 

 

 

KONTAKTY DO NAUKOWCÓW:

 

                dr hab. inż. Andrzej Borodziński

                Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk

                tel. +48 22 3433205

                email: aborodzinski@ichf.edu.pl

 

 

 

POWIĄZANE STRONY WWW:

 

                http://www.ichf.edu.pl/

                Strona Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk.

 

                http://www.ichf.edu.pl/press/

                Serwis prasowy Instytutu Chemii Fizycznej PAN.

 

 

 

MATERIAŁY GRAFICZNE:

 

IChF110615b_fot01s.jpg                                    HR: http://ichf.edu.pl/press/2011/06/IChF110615b_fot01.jpg

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)