סיקור מקיף

פיתוח תאי דלק מיקרוביאלים משופרים

מהנדסים מאוניברסיטת ויסקונסין-מילווקי גילו זרז המסוגל להניב אותה רמת יעילות ביישומי תאי דלק מיקרוביאלים כרמה של זרז הפלטינה המשמש כיום ובחמישה אחוזים מהמחיר שלו.

מבנה התא – אנודה מיקרוביאלית וקתודה של ברזל-חנקן על ברזל קרביד.
מבנה התא – אנודה מיקרוביאלית וקתודה של ברזל-חנקן על ברזל קרביד.

מהנדסים מאוניברסיטת ויסקונסין-מילווקי גילו זרז המסוגל להניב אותה רמת יעילות ביישומי תאי דלק מיקרוביאלים כרמה של זרז הפלטינה המשמש כיום ובחמישה אחוזים מהמחיר שלו.

נוכח העובדה כי יותר משישים אחוזים מההשקעה הכספית בפיתוח של תאי דלק מיקרוביאלים קשורה לעלותה של המתכת פלטינה, התגלית הנוכחית יכולה להוביל לפיתוחם של התקנים יעילים יותר להמרה ולאחסון אנרגיה.

החומר – ננו-מוטות ברזל-פחמן עשירים באטומי חנקן– הוא גם בעל יכולת להחליף את זרז הפלטינה המשמש היום בתאים אלקטרוליטיים מיקרוביאלים להפקת מימן, העושים שימוש בחומר אורגני לייצור דלקים חלופיים אפשריים לדלק ממאובנים.

צוות חוקרי ננוטכנולוגיה מאוניברסיטת ויסקונסין
צוות חוקרי ננוטכנולוגיה מאוניברסיטת ויסקונסין

"תאי דלק מסוגלים להמיר במישרין דלק לחשמל," מסביר פרופסור Junhong Chen, החוקר הראשי. "בעזרת תאי דלק, ניתן לקבל אנרגיה חשמלית מתוך מקורות אנרגיה מתחדשים בזמן ובמקום בו היא נדרשת, באופן נקי, יעיל ובר-קיימא." המדענים גילו גם כי הזרז החדש שלהם עולה בביצועיו על זרז חלופי מבוסס-גרפן הנמצא בפיתוח במעבדות אחרות. ננו-המוטות הוכחו כיציבים וכבעלי אפשרות למסחור, אומר החוקר הראשי, אולם יש צורך בניסויים נוספים על מנת לקבוע כיצד ניתן לייצר אותם בכמויות מסחריות. מחקר נוסף נדרש גם עבור קביעת המנגנון המדויק האחראי לביצועיהם של ננו-המוטות. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Advanced Materials.

ניתן להפיק חשמל מתאי דלק מיקרוביאלים בזמן הרחקת זיהומים משפכים. באלקטרודה האנודית של התא מושבות של חיידקים ניזונות מחומר אורגני, תוך שהחיידקים פולטים אלקטרונים המשמשים ליצירת חשמל במהלך פירוק הפסולת. בקתודה, התגובה החשובה ביותר המתרחשת היא תגובת חיזור חמצן. זרז הפלטינה מאיץ את התגובה האיטית הזו תוך הגברת יעילות פעילותו של התא, אולם הזרז עצמו יקר בשל עלותה הגבוהה של המתכת פלטינה.

תאי אלקטרוליזה מיקרוביאלים קשורים לתאי דלק מיקרוביאלים – בתאים אלו נפלט מימן במקום אלקטרונים. בנוסף לניצול פעילותם של מיקרואורגניזמים בצד של האנודה, תאים אלו מנצלים גם את הפירוק של חומר אורגני ופלטינה בתהליך קטליטי המתרחש בקתודה.

החוקרים מנצלים את התכונות הטובות ביותר של חומרים פעילים אחרים כאשר חנקן קשור לפני השטח של מוט הפחמן ושל ליבה של קרביד ברזל. היעילות של חנקן בשיפור הפעילות הקטליטית של פחמן ידועה זה מכבר. קרביד ברזל, הידוע גם בשל יכולות הקטליזה שלו, מגיב עם הפחמן שעל גביי שטח המוט, תוך יצירת קשר עם הליבה. בנוסף, המבנה הייחודי של החומר עבר אופטימיזציה למעבר אלקטרונים, מנגנון הנדרש לתאים מסוג זה.
הידיעה על המחקר

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן