19/02/2014 - Entwicklung eines neuen Brennstoffstapels, der Elektrizität aus Biomasse erzeugt

Menéame

Ein Team von Forschern aus der Georgia Institute of Technology eine neue Art von Niedertemperatur-Brennstoffzellenzelle entwickelt hat, die mit Hilfe eines Solar- oder Wärmestrom-betriebenen Katalysators Biomasse direkt in Elektrizität umwandelt.

Dieses neue Gerät könnte für die Stromversorgung kleinerer Einheiten oder größerer Anlagen verwendet werden, um Energie zu liefern, wo große Mengen an Biomasse vorhanden sind.

Die Ergebnisse dieser Entwicklung wurden in der wissenschaftlichen Zeitschrift vorgestellt. Nature Communications.

Biomasse-Brennstoffzellen

Diese neue Batterie Hybridkraftstoff kann eine Vielzahl von Quellen von Biomasse (Folien, Stärke, Lignin, Holzpulver, Algen usw.) verwenden. Vorher waren Brennstoffzellen mit niedriger Temperatur entwickelt worden, die entweder mit Methanol oder Wasserstoff betrieben wurden und bei denen die Biomasse aufgrund des Fehlens eines wirksamen Katalysatorsystems nicht direkt als Brennstoff verwendet werden konnte.

Nun, wie es heißt. Yulin Deng, Professor an der Akademie für Chemie und Biomolekulartechnik in Georgia Tech, "Wir haben eine neue Methode entwickelt, die Biomasse bei Raumtemperatur handhaben kann, und die Art der Biomasse, die verwendet werden kann, ist nicht beschränkt: der Prozess kann praktisch jede Art von Biomasse verwenden."

Die Herausforderung für Biomasse-Brennstoffzellen besteht darin, dass die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbindungen von Biomasse - einem natürlichen Polymer - nicht leicht durch herkömmliche Katalysatoren, einschließlich kostspieliger Edelmetalle, abgebaut werden können. Um diese Herausforderung zu bewältigen, haben Wissenschaftler Mikrobiologiezellen entwickelt, in denen Mikroben oder Enzyme Biomasse zersetzen.

Externe Wärmeunterstützung

Dieser Prozess hat viele Nachteile: Der Energieausgang aus solchen Zellen ist begrenzt, Mikroben oder Enzyme können nur selektiv bestimmte Arten von Biomasse brechen und das Mikrobensystem kann durch viele Faktoren deaktiviert werden. Um in der Forschung voranzukommen, entschieden Deng und sein Team, an der Veränderung der Chemie zu arbeiten, damit eine externe Energiequelle die Oxidations-Reaktion des Brennstoffstapels aktivieren kann.

Im neuen System wird Biomasse zermalmt und mit einem Polyoxometallat-Katalysator (POM) in einer Lösung, die sich dann der Sonnenlicht oder Hitze. Das POM oxidiert Biomasse unter thermischer Strahlung und liefert die Ladungen von der Biomasse bis zur Anode der Brennstoffzelle. Dann werden Elektronen in die Kathode transportiert, wo sie schließlich durch Sauerstoff durch einen externen Stromkreis oxidiert werden, um Elektrizität zu erzeugen.

Weitere Informationen:

Solar-induced direct biomass-to-electricity hybrid fuel cell using polyoxometallates as photocatalyst and charge carrier

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