חוקרים מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין פיתחו תאי דלק שיכולים לפעול ללא ממברנה מוצקה שמפרידה בין הדלק לבין שאר החומרים, וניתן לבסס אותם גם על אלקליין ולא רק על חומצות.
אבי בליזובסקי ובני רן
בתמונה: פול קניס והמערכת שפיתח
חוקרים מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין פיתחו תאי דלק שיכולים לפעול ללא ממברנה מוצקה שמפרידה בין הדלק לבין שאר החומרים, וניתן לבסס אותם גם על אלקליין ולא רק על חומצות.
בדומה למצברים, גם בתאי הדלק מומרת אנרגיה כימית באנרגיה חשמלית. אולם, בעוד שבמרבית תאי הדלק נעשה שימוש במחסום פיזי כדי להפריד בין הדלק לבין החומרים שתורמים אלקטרונים, הרי שבתאי הדלק שפותחו באילינוי מתבצעת ההפרדה באמצעות ריבוד רב שכבתי. “המערכת מתבססת על ערוץ של מיקרו-נוזל דמוי האות Y בו מתמזגים הזרמים של הדלק ושל החומר הנוסף בין האלקטרודות שמכוסות בחומר קטליטי מבלי להתערבב זה בזה” אומר פול קניס, פרופסור לכימיה והנדסה ביו-מולקולרית וחוקר במכון בקמן למדעים מתקדמים וטכנולוגיה.
כשהנוזלים זורמים בערוצים המיקרוסקופיים הם מתנהגים בצורה שונה מאשר כשהם זורמים בצינורות גדולים, דוגמת אלו שבצנרת הביוב הביתית – מסביר קניס. “אין ערבול בקנה מידה מיקרוסקופי, והריבוד מאפשר לשני הזרמים יוכלו לחלוף זה בצד זה ללא צורך בחציצה פיזית”.
תא הדלק מורכב משתי אלקטרודות (אנודה וקתודה), מקור דלק וחומר נוסף. כתוצאה מהתגובה הכימית באנודה משתחררים פרוטונים ואלקטרונים מאטומי המימן. הפרוטונים עוברים דרך התא לקתודה, בה הם שבים ומתמזגים באלקטרונים שעוברם דרך המעגל החיצוני. במרבית תאי הדלק נעשה שימוש בממברנה מפולימר אלקטרוליטי כדי להפריד בין הקתודה לבין האנודה. אולם, בתא הדלק שפותח באילינוי, חוסכת הזרימה המרובדת את הצורך בממברנה פיזית, והאלקטרונים פוגשים בפרוטונים כששני הנוזלים נוגעים זה בזה.
לתצורה זו יתרונות רבים על פני תאי הדלק הקונבנציונליים – ביניהם מיעוט הרכיבים והתכנון הפשוט היותר. בנוסף, לכך, ניתן לבסס את תאי הדלק גם על אלקליין. כשם שהביצועים של סוללות האלקליין הרגילות עולים על אלו של סוללות החומצה, כך גם הביצועים של תאי הדלק המתבססים על אלקליין טובים מאלו של תאי הדלק המתבססים על חומצה. “מאחר ובתאי הדלק שלנו אין ממברנה, הרי שהם אינם סובלים מהבעיות שמנעו עד כה ייצור של תאי דלק שמתבססים על אלקליין” אומר קניס.
לידיעה בסיינס דיילי
