זרז חדשני עבור תאי דלק

תאי דלק זולים, קלים במשקלם ויציבים, המבוססים על חומצה פורמית, עשויים לחולל מהפכה בשוק התקני האלקטרוניקה הניידים

תאי דלק זולים, קלים במשקלם ויציבים, המבוססים על חומצה פורמית, עשויים לחולל מהפכה בשוק התקני האלקטרוניקה הניידים. זרז חדשני שפותח במכון לכימיה פיסיקלית של האקדמיה למדעים הפולנית יאפשר שימוש נרחב בתאי דלק, מסבירים החוקרים.

כמעט ולא ניתן למצוא צרכן של התקני אלקטרוניקה ניידים שאינו חושש מבעיות של אספקת חשמל. סוללות מתרוקנות במהירות ומחייבות החלפתן התדירה או הטענתן במשך זמן רב. תאי דלק (המונח בוויקיפדיה) יוכלו לשפר משמעותית את נוחות השימוש בהתקנים אלקטרוניים. מסחורם, מאידך, מתעכב בשל אתגרים טכנולוגיים רבים. זרז חדשני שפותח במכון לכימיה פיסיקלית של האקדמיה למדעים הפולנית בוורשה מסמן ציון דרך חשוב בדרך להפצה של תאי דלק זולים, קלים במשקלם, ידידותיים לסביבה ויציבים, המבוססים על חומצה פורמית.

תא דלק הינו התקן הממיר אנרגיה כימית לחשמל. המתח מתקבל ישירות ע”י שריפת דלק בנוכחות זרזים המצויים בשתי האלקטרודות של התא. “יעילות ההמרה התיאורטית של אנרגיה כימית לחשמל בתאים עשויה להגיע למאה אחוזים. תאי הדלק הטובים ביותר הקיימים היום, הפועלים על שריפת מימן, מגיעים ליעילות מעשית של 60% בלבד. לשם השוואה, היעילות של מנועים נמוכי-דחיסה מגיעה עד כדי 20%,” אומר ד”ר Andrzej Borodziński, מהמכון לכימיה פיסיקלית של האקדמיה למדעים הפולנית.

המהמורה הגדולה ביותר הניצבת מול המסחור הנרחב של תאי מימן הינה האחסון של המימן. התברר כי הסוגיה מאתגרת מאוד מבחינה טכנולוגית והיא עדיין ממתינה לפתרונות מספקים. חלופה לתאי דלק המופעלים באמצעות מימן טהור היא תא דלק מבוסס-מתאנול. אולם, מתאנול הינו חומר רעיל והתאים המופעלים באמצעותו חייבים להכיל זרזים המבוססים על המתכת היקרה פלטינה. בנוסף, מתאי דלק מבוססי מתאנול מתקבלת כמות אנרגיה נמוכה והם פועלים בטמפרטורות גבוהות יחסית ומסוכנות של כתשעים מעלות צלזיוס.

פתרון חלופי למתאנול המסוכן הוא חומצה פורמית. במקרה זה, התגובות מתרחשות בטמפרטורת החדר, והיעילות והניצולת של תאים אלו הרבה יותר גבוהות מחלופת המתאנול. זאת ועוד, האחסון וההובלה של חומצה פורמית קלים. אולם, לשם קבלת תאי דלק מבוססי חומצה פורמית אשר הינם מהימנים בפעולתם יש צורך בזרז יציב.

“הזרז שפיתחנו הוא בעל פעילות התחלתית הנמוכה מזרזים קיימים המורכבים ממתכת פלאדיום טהורה. אולם, הבדל זה נעלם לו בתוך שעתיים מתחילת הפעילות שלו, ומכאן והלאה הוא הופך אפילו לטוב יותר. הזרז שלנו נשאר יציב לאורך זמן, בעוד שפעילותם של זרזים מבוססי פלאדיום טהורה דועכת עם הזמן,” מציין החוקר.

יתרון נוסף של הזרז שפותח, החשוב במיוחד מבחינה כלכלית, הוא יכולתו לשמר את תכונותיו בעודו פועל בחומצה פורמית בעלת רמת ניקיון נמוכה. חומצה פורמית שכזו ניתנת לייצור בכמויות גדולות, אפילו מביומסה, כך שהדלק של תאים אלו יוכל להיות זול מאוד. חומצה פורמית המופקת מביומסה תהיה דלק שהינו ידידותי לסביבה במלואו. התגובה המתרחשת עם חומצה פורמית בתאי הדלק מובילה לקבלת התוצרים מים ופחמן דו-חמצני. פחמן דו-חמצני, לאמיתו של דבר, הינו גז חממה, אולם הביומסה עצמה מתקבלת מצמחים המנצלים פחמן דו-חמצני לשם גדילתם. כתוצאה מכך, חומצה פורמית המתקבלת מביומסה ונצרכת בתאי הדלק לא תביא לשינוי במאזן הפחמן הדו-חמצני שבאטמוספרה.

לתאי דלק מבוססי חומצה פורמית יוכלו להיות יישומים רבים. הם יהיו מתאימים במיוחד בהתקנים אלקטרוניים ניידים – טלפונים ניידים, מחשבים נישאים או התקנים מבוססי-נַוְטָן (GPS). בנוסף, הם יוכלו להיות מותקנים כמקורות לאספקת אנרגיה בכלי-רכב, החל מכיסאות-גלגלים, עבור באופניים חשמליים וכלה ביאכטות. החוקרים צופים כי אב טיפוס ראשון של התקן מסחרי המבוסס על תאי דלק הפועלים באמצעות חומצה פורמית יהיה מוכן תוך מספר שנים.
הידיעה על המחקר