Czy kofeina może pomóc w rozwoju sektora ogniw paliwowych?

Dla wielu osób dzień bez kawy jest dniem straconym. Naukowcy z Uniwersytetu Chiba w Japonii odkryli, że kofeina daje dodatkowy zastrzyk energii nie tylko ludzkim organizmom, ale także ogniwom paliwowym.

Znaczenie ogniw paliwowych w transformacji energetycznej gospodarek

Ogniwa paliwowe są powszechnie używane w przemyśle samochodowym jako źródło napędu. W ostatnich latach zaczęto rozszerzać ich stosowanie także jako element magazynu energii wykorzystujący wodór z elektrolitycznego rozkładu wody do produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Cieszą się one zainteresowaniem jako alternatywna technologia przechowywania energii w pojazdach elektrycznych, centrach danych czy w przemyśle. Z uwagi na to, że zamiana energii chemicznej w elektryczną nie prowadzi do emisji dwutlenku węgla, rządy wielu krajów pokładają dużą nadzieję w ich dalszym rozwoju.

Przeszkodą w popularyzacji są póki co wysokie wymagania dotyczące katalizatorów w celu zwiększenia aktywności reakcji redukcji tlenu. To potęguje koszty całego procesu.

Kofeina poprawia wydajność ogniw paliwowych

Badania opublikowane w czasopiśmie Communications Chemistry dotyczą usprawnienia reakcji katalizy na katodzie ogniwa paliwowego. Urządzenia te działają podobnie do akumulatorów i wytwarzają energię, przekształcając energię chemiczną paliwa (lub elektrolitu) i środka utleniającego w energię elektryczną. Zwykle wykorzystuje się w tym celu wodór jako paliwo i tlen jako utleniacz. W przeciwieństwie do akumulatorów o ograniczonej żywotności, ogniwa paliwowe mogą generować energię tak długo, jak długo dostarczane jest paliwo.

Ich budowa jest stosunkowo prosta. Składają się z anody i katody rozdzielonych elektrolitem. Wodór ulega utlenianiu na anodzie, w wyniku czego powstają jony wodoru i elektrony. To właśnie te jony przemieszczają się przez elektrolit do katody, podczas gdy elektrony przepływają przez obwód zewnętrzny, wytwarzając energię elektryczną. Na katodzie tlen łączy się z jonami wodoru i elektronami, w wyniku czego powstaje produkt uboczny w postaci wody. Zdaniem naukowców woda oddziałuje na sprawność ogniwa paliwowego, reagując z platyną (Pt), tworząc warstwę wodorotlenku platyny (PtOH) na elektrodzie i zakłócając katalizę reakcji tlenu (ORR).

W konsekwencji obserwuje się wysokie straty energii i zredukowaną wydajność całego ogniwa paliwowego. Aby utrzymać jakość pracy, wymagane jest zwiększenie zawartości platyny, co znacznie podnosi koszty całego przedsięwzięcia. Aktualnie ceny rynkowe srebrzystobiałego metalu o silnym połysku oscylują wokół 30 dolarów za gram.

Profesor Nagahiro Hoshi z Graduate School of Engineering na Uniwersytecie Chiba w Japonii zaproponował inne rozwiązanie. Odkrył, że dodanie kofeiny do niektórych elektrod platynowych może zwiększyć efektywność reakcji aż 11-krotnie! W ten sposób wykorzystanie ogniw paliwowych do celów magazynowania energii może już niebawem być tańsze i wydajniejsze.

Źródło: theregister.com