Исследователи из Университета штата Вашингтон разработали первый топливный элемент, способный конвертировать углеводородное топливо, такое как авиационный керосин или автомобильный бензин непосредственно в электричество, минуя стадию предварительных преобразований.

Их изобретение открывает путь к созданию эффективных источников электричества для самолётов и автомобилей.

Результаты работы профессоров Су Ха (Su Ha) и М. Гранта Нортона (M. Grant Norton) опубликованы в журналах Energy Technology и Journal of Power Sources. Исследование началось около десяти лет назад с целью создания твёрдо-оксидного топливного элемента для электропитания оборудования коммерческих самолётов.

Топливные элементы предоставляют чистый и эффективный способ преобразования химической энергии топлива в электрическую.

Кроме того, что они эффективнее других способов генерации и способствуют сокращению выбросов в атмосферу вредных веществ, топливные элементы не производят шума во время работы, что особенно полезно при обслуживании реактивных лайнеров, когда их двигатели выключены.

Твёрдо-оксидные топливные элементы похожи на аккумуляторные батареи. У элемента есть катод, анод и электролит, но для получения непрерывного электрического тока он нуждается в топливе. Процесс преобразования топлива, основанный на электрохимических реакциях, примерно в 4 раза эффективнее, чем выработка электричества с использованием двигателей внутреннего сгорания.

Твёрдо-оксидный топливный элемент отличается от других разновидностей тем, что он изготовлен из твёрдых материалов, а также тем, что электрический ток создаётся потоком ионов кислорода.

Как правило, элементы используют простое топливо, так называемый синтезированный газ из смеси водорода и окиси углерода. Чтобы избавиться от дополнительного веса устройств предварительного преобразования, исследователи поставили перед собой задачу создать топливный элемент, в который можно было бы подавать непосредственно жидкое топливо.

Кроме разработки нового процесса, учёным пришлось решить проблему нейтрализации серы, которая присутствует во всех видах ископаемого топлива. Она приводит к коксованию и быстрому выходу из строя топливных элементов.

Используя уникальный материал для катализатора и инновационный технологический способ обработки, Ха и Нортон совместно с коллегами из Университета Кёнг Хи в Южной Корее и компанией Boeing создали высокопроизводительный топливный элемент, работающий напрямую с авиационным топливом и его заменителями.