рассчет стоимости страховки ОСАГО на Тойота

Тойота готується до створення водневих паливних елементів нового покоління

Тойота готується до створення водневих паливних елементів нового покоління

Тойота готується до створення водневих паливних елементів нового покоління

У науково-дослідному центрі Тойота був винайдений інноваційний метод спостереження за поведінкою наночасток.
Розробка дозволить в найближчому майбутньому створити більш ефективні блоки водневих паливних елементів нового покоління.
Фахівці в галузі інновацій «Тойота Мотор Корпорейшн» розробили унікальну технологію спостереження за процесом деградації каталізатора, що входить до складу водневих паливних елементів. Завдяки винайденому дослідниками Тойота методу спостереження за наночастинками з'явилася можливість стежити за їх зміною в режимі реального часу. Відкриття може в найближчому майбутньому призвести до появи більш ефективних і довговічних блоків паливних елементів нового покоління для автомобільних силових установок.
«Тойота Мотор Корпорейшн» і Японський центр тонкої кераміки (JFCC) спільно розробили нову методику спостереження за поведінкою наночастинок платини в процесі хімічної реакції, що відбувається в паливних елементах. Нова методика дозволила дослідникам, зокрема, відстежити процеси, що призводять до зниження хімічної активності платинового каталітізатора, що входить до складу блоку паливних елементів.
Принцип дії водневих паливних елементів заснований на виробленні електроенергії в результаті реакції між воднем і киснем. Платина - ефективний каталізатор, необхідний для реакції. Зниження хімічної активності каталізатора пов'язано з «укрупненням» наночастинок платини, при якому частинки збільшуються в розмірах, а площа їх поверхні зменшується. До появи нової методики, розробленої фахівцями Тойота, відстежити процеси, що призводять до укрупнення, було неможливо. Відсутність можливості спостереження в режимі реального часу, в свою чергу, ускладнювало аналіз корінних причин укрупнення.
Новий метод спостереження дозволяє виявити на вугільному носії місця скупчення укрупнених наночастинок платини, а також виміряти зміна рівня вихідної напруги паливного елемента в процесі укрупнення. Винайдений дослідниками Тойота спосіб дозволить також порівняти характеристики різних матеріалів-носіїв для нанесення каталізатора. Результати комплексного аналізу вкажуть нові напрями досліджень, спрямованих на поліпшення продуктивності і довговічності платинового каталізатора, що призведе до підвищення ефективності водневих паливних елементів.
Передумови науково-дослідної діяльності
Паливні елементи виробляють електроенергію за рахунок хімічної реакції газоподібного водню і кисню. Кожен окремий паливний елемент в блоці здійснює перетворення хімічної енергії палива в електрику в процесі електрохімічної реакції, в якій водень використовується з боку анода і кисень на стороні катода. Єдиним побічним продуктом реакції є звичайна вода.
В процесі реакції молекули водню поділяються на електрони і катіони водню на стороні анода. На платиновому каталізаторі анода молекулярний водень втрачає електрони. Потік електронів рухається до катода кисню, виробляючи електроенергію для живлення електродвигуна. Тим часом, катіони водню проводяться через полімерну мембрану на сторону катода, де при з'єднанні з киснем утворюється вода. Для цієї реакції як каталізатор також використовується платина
Таким чином, платина - необхідний компонент для виробництва електроенергії в паливних елементах, який грає життєво важливу роль у підвищенні їх ефективності. Складність полягає в тому, що платина - рідкісний і дорогий елемент. В процесі реакції наночастинки платини укрупнюються, що призводить до зниження кількості електроенергії, що виробляється паливним елементом. Щоб запобігти укрупнення частинок і підтримати каталітичну продуктивність, необхідно ідентифікувати процеси, що призводять до укрупнення частинок. Основна проблема полягає в тому, що малі розміри наночастинок платини ускладнюють спостереження за процесами за допомогою стандартних засобів.
Особливості методики спостереження, розробленої фахівцями Тойота
Звичайний спосіб спостереження за поведінкою наночастинок платини полягає в порівнянні розмірів часток у фіксованій точці до і після реакції. За допомогою цього традиційного методу було виявлено, що наночастинки платини після реакції укрупнюються, а їх хімічна активність знижується. Однак причини цього зниження залишалися приблизною через неможливість спостерігати за процесами, що приводять до укрупнення, в режимі реального часу.
Новий метод, розроблений дослідниками Тойота, припускає використання для спостережень зразка, в якому середовище та умови повністю відповідають тим, що виникають в паливних елементах в процесі вироблення енергії. Цей метод, на додаток до нещодавно розробленою методикою подачі напруги на зразки, встановлені усередині просвічує електронного мікроскопа, дозволяє спостерігати процес укрупнення частинок в реальному часі на всіх етапах вироблення електроенергії. Трансмісійний електронний мікроскоп дозволяє спостерігати і аналізувати матеріали, розміри яких знаходяться в нанодіапазоні (0,1 нм).

Leave a Reply