Новости химической науки > Металлический литий модернизирует топливные ячейки

Расщепление воды представляет собой экологически чистый способ получения водорода, который рассматривается как топливо будущего.

Исследователи из Института изучения энергетических в Цукуба (Япония) сообщают о процессе, в котором химическая энергия применяется как для генерации электроэнергии, так и для получения водорода. Руководитель исследовательской группы, Хаосен Жу (Haoshen Zhou), предполагает, что новый процесс может оказаться полезным для создания источников питания, работающих с мобильными устройствами.

Рисунок из ChemSusChem, 2010, 3, 5, 571

Использование нефтяного и угольного топлива в качестве источника энергии для транспортных средств и устройств не является экологически предпочтительным, и в последнее время все чаще и чаще говорят о водороде как топливе, безопасном для природы. Однако само по себе промышленное получение водорода обычно сопровождается значительным выделением диоксида углерода. Одним из способов избавления от этого недостатка является, например, конверсия солнечной энергии в химическую, ее запасание в форме энергоемких химических веществ и последующее их использование в топливных ячейках.

Многие могут вспомнить школьный или вузовский демонстрационный эксперимент – активную реакцию между водой и натрием, в ходе которой происходит окисление металла и восстановление водорода, входящего в состав воды. Такое взаимодействие с водой демонстрирует не только натрий, но и другие щелочные и щелочноземельные металлы. Доктор Жу сообщает, что при осуществлении реакции лития с водой в закрытой системе может быть одновременно достигнуто две цели – химическая реакция приводит не только к выделению водорода, но и к генерации электрического тока, малая активность лития позволяет контролировать протекание этого процесса.

Закрытая топливная ячейка состоит из двух отделений, разделенных мембраной: в одном отделении находится литиевый анод, погруженный в органический растворитель, в другом – водный раствор электролита, в который подружен катод. При протекании реакции ток, возникающий при окислении лития, используется для катодного восстановления воды и получения водорода.

Контроль силы тока позволяет контролировать скорость образования водорода. Другая привлекательная сторона разработанной системы заключается в том, что существует потенциальная возможность получения металлического лития из его солей с применением солнечной энергии. Другими словами, солнечная энергия может быть «запасена» в виде активного металла, который будет применяться по необходимости в топливной ячейке. Перезарядить такую «батарейку» можно, заменив отделение с литиевым анодом.

Жу уверяет, что литий, уже нашел широкое применение в литий-ионных батареях, его планируют применять в литий-воздушных топливных элементах и в литий-водно-водородных топливных элементах. Такие подходы могут привести к созданию устойчиво работающих энергетических систем, основанных на применении лития.

Источник: ChemSusChem, 2010, 3, 5, 571; DOI: 10.1002/cssc.201000049

метки статьи: #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия, #химическая технология