Новые топливные элементы используют солнечную энергию и биомассу

Несмотря на преимущества технологий низкотемпературных топливных элементов, из-за отсутствия эффективной каталитической системы они не могли непосредственно использовать в качестве топлива биомассу. Однако специалисты Технологического Института штата Джорджия разработали низкотемпературный топливный элемент, непосредственно преобразующий биомассу разнообразного происхождения в электричество. В качестве топлива может применяться крахмал, целлюлоза, лигнин и даже просо, древесная пыль, водоросли и отходы технологии переработки птицы. При этом катализатор активируется за счет использования солнечной энергии или тепла.
Устройство может применяться на небольших электростанциях для обеспечения электроэнергией в развивающихся странах, а также в крупных предприятиях по производству электроэнергии в тех местах, где доступны значительные объемы биомассы.
"Нами разработан новый метод, способный использовать биомассу при комнатной температуре, и мы не ограничиваем типом применяемой биомассы - процесс может работать практически на биомассе любого типа, - заявил Юлин Денг (Yulin Deng), профессор  Технической Школы Химической и Биомолекулярной Техники, а также Института Бумаги и Технологии (IPST) в Джорджии. - "Это весьма универсальный подход к утилизации многих видов биомассы и органических отходов, позволяющий производить электроэнергию без предварительной очистки используемых материалов".
Проблема использования биомассы для топливных элементов заключается в том, что углеродные связи в биомассе не могут быть легко разрушены традиционными катализаторами, в том числе и дорогостоящими благородными металлами. Но Денг смог справиться с этой проблемой.
"Если смешать биомассу и катализатор при комнатной температуре, они не будет реагировать, - говорит он. - Но когда они подвергаются воздействию света или тепла, то реакция начинается. В качестве промежуточного этапа используется полиоксометалат (polyoxometalate), потому что кислород не имеет непосредственного доступа к биомассе".
Система может использовать растворимую биомассу или взвесь органических материалов в жидкости. Во время экспериментов, топливный элемент работал в течение 20 часов. Это указывает на возможность повторно использовать полиоксометалат без его восстановления.
"Я уверен, что данный тип топливных элементов в будущем сможет дать выход энергии, сравнимый с топливными элементами, использующими метиловый спирт, - говорит Денг. - Для оптимизации системы, нам необходимо лучше понять использующиеся химические процессы, и найти пути их улучшения".
Ученым также необходимо сравнить работу системы на основе солнечной энергии, с другими формами энергии, такими как тепло, выделяемое другими процессами. Помимо способности непосредственно использовать биомассу в качестве топлива, новый элемент предлагает и другие преимущества: он долговечнее, и может оказаться дешевле по сравнению с другими типами топливных элементов.
"Мы можем использовать устойчивые материалы, не вызывающие химического загрязнения, - говорит Денг. - Солнечная энергия и биомасса - эти два важных, экологически чистых источника энергии. Сегодня они доступны во всем мире. Наша система будет использовать их вместе для производства электроэнергии, снижая зависимость от ископаемого топлива".