Díky nanotechnologiím vznikají v elektro světě nové typy vodičů, fotoelektrických členů, akumulátorů a například palivových článků. Ty, kromě toho že jsou elektrickým zdrojem, jsou také jednou z šancí na vyřešení způsobu uskladňování elektrické energie.
Palivový článek je zařízení, které přeměňuje chemickou energii průběžně přiváděného paliva na energii elektrickou. Dosahuje poměrně vysoké účinnosti, palivem může být vodík, metan, metanol, nebo i některý jiný uhlovodík. A nanotechnologie vytváří nové typy materiálů, které jsou při konstrukci palivových článků motorem jejich vývoje. Jsou rozhodující při konstrukci membrán, které nahrazují elektrolyt a u elektrod, protože vhodnou stavbou materiálových struktur se dají snížit náklady na palivový článek (hlavně šetřit platinu)a přitom udržet účinnost i životnost článku.
V tomto výzkumném projektu palivového článku nové generace je využito dlouhodobých zkušeností a původního patentovaného objevu prof. Vladimíra Matolína z MFF UK, jehož výzkumný tým vyvinul úplně nový typ a nový způsob aplikace katalyzátoru.
Nové kovové elektrody se specifickým mikro a nano strukturovaným povrchem skvěle splňují potřebné požadavky – prostupnost pro plyny, vysokou vodivost, inertnost vůči procesům a velký aktivní povrch. Bude využito postupů vyvinutých IQ Structures v nano technologickém centru v Brně (dceřiná společnost API Optix ) a pro výrobu reliéfních a mikrostrukturních předloh bude využita elektronová a UV litografie, případně 3D nanotiskárna.
Předpokládané charakteristiky PEMFC článků nové generace
Výkon: alespoň 600mW/cm2 (podle typu palivového článku)
Životnost: alespoň 10.000 hodin.
Snížené náklady na katalyzátor: lze dosáhnout až 99% snížení množství platiny na anodě
NEW GENERATION OF FUEL CELLS
Nanotechnologies in the world of electronics have given rise to new types of conductors, photoelectric elements, batteries and fuel cells. In addition to the supply of power, they also provide a possible method for the storage of electrical energy.
A fuel cell is a device that converts the chemical energy of continuously supplied fuel into electrical energy. It can attain relatively high efficiency and the fuel may be hydrogen, methane, methanol or any other hydrocarbon. Nanotechnologies can create new types of materials which provide the engine for development in the design of fuel cells. They are critical in the construction of membranes, which displace electrolytes and electrodes, because a suitable material structure design can reduce the cost of the fuel cell (mainly to save platinum) while maintaining the efficiency and lifespan of the cell.
In this research project of a new generation of fuel cells we apply the long-term experience and original patented discovery of Professor V. Matolin from Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague, whose research team developed an entirely new type of catalyst and method of application.
New metal electrodes with specific micro- and nano-structured surfaces easily meet the required criteria - permeable to gases, have high conductivity, inertness towards processes on the electrodes and a large active surface. IQ Structures procedures will be applied for structuring the metal electrodes and electron beam and UV lithography or a 3D nanoprinter will be used for the production of embossed and microstructural patterns in the nano-technology center in Brno (a subsidiary company API Optix).
Expected features of the PEMs of the new generation of fuel cells
Performance: at least 600mW/cm2 (depending on type of cell)
Lifespan: at least 10,000 hours
Reduced costs for catalyst: savings of up to 99% of platinum compared to conventional anode solutions