Изследователите разработват първата в света горивна клетка, използваща неръждаема стомана, способна да захранва смартфони за една седмица и да удължава времето за полет на дрон с повече от един час

През последното десетилетие мобилните технологии напреднаха бързо. Смартфоните, смарт часовниците, камерите и дроновете станаха по-интелигентни и мощни от всякога.

Въпреки това, развитието на тези технологии винаги е било изправено пред едно голямо предизвикателство: енергийните доставки.

С новаторски приложения на стоманени материали, това ограничение може скоро да бъде преодоляно, създавайки ново поколение решения за захранване за бъдещи електронни устройства.

Технология за-по-дълготрайна батерия

Изследователи от Университета за наука и технологии в Поханг в Южна Корея, ръководени от професор Gyeong Man Choi и докторант Kun Joong Kim, разработиха нов тип горивна клетка чрез комбиниране на пореста неръждаема стомана с тънкослойни електролити и електроди с минимален топлинен капацитет.

Новият дизайн предлага по-добра издръжливост и по-дълъг експлоатационен живот в сравнение с традиционните литиево-йонни батерии.

Горивната клетка може да захранва смартфон за една седмица след едно зареждане.

Изследователите разработиха миниатюрна горивна клетка с твърд оксид (SOFC), която може да осигури достатъчно енергия за работа на смартфони за приблизително една седмица и дронове за повече от един час.

Те също така предполагат, че въз основа на своите структурни предимства, технологията може потенциално да бъде разработена в по-големи и по-достъпни горивни клетки за следващо-генериране на автомобилни енергийни системи.

Използвайки оксиден електролит, горивната клетка пренася кислородни йони към горивния електрод, превръщайки водорода в електрическа енергия.

Традиционните миниатюрни горивни клетки с твърд оксид често използват силиций като поддържащ материал. Въпреки това, термичното несъответствие между силиций и електролитни материали може да доведе до бързо разграждане по време на работа.

Ядрото от неръждаема стомана

За да преодолее тези ограничения, професор Чой избра дизайн, базиран на пореста неръждаема стомана.

В сравнение със структурите, базирани на-силиций, дизайнът от неръждаема стомана подобри производителността и издръжливостта на горивните клетки.

Според професор Чой и неговия изследователски екип неръждаемата стомана е избрана поради отличната си термодинамична стабилност, механична якост и устойчивост на реакции на окисление и редукция.

За усъвършенствани енергийни устройства като микро-SOFC системи изборът на материал е от решаващо значение. Продуктите от неръждаема стомана, като плоча от неръждаема стомана 304, се използват широко в прецизни приложения поради тяхната балансирана устойчивост на корозия, механични свойства и производствени характеристики.

Междувременно плочата от неръждаема стомана 316 осигурява повишена устойчивост на корозия поради съдържанието на молибден, което я прави подходяща за по-взискателни среди, където се изисква стабилност на материала.

Усъвършенствано производство на неръждаема стомана за енергийни приложения

Миниатюрната горивна клетка е произведена с помощта на процес на леене на лента и ламиниране (TCL), техника, подобна на 3D печат, която позволява прецизно производство на тънко-слойни структури.

Използването на лист от неръждаема стомана позволява на инженерите да разработват леки и високо прецизни компоненти, като същевременно запазват структурната здравина.

За енергийните технологии от следващо{0}}поколение производителите все повече изискват материали, които комбинират:

• Висока якост
• Термична стабилност
• Устойчивост на корозия
• Прецизен контрол на размерите

Тези изисквания правят неръждаемата стомана важен избор на материал за усъвършенствани електронни и -свързани с енергия приложения.

Бъдещето на преносимото захранване

Изследването, публикувано в Scientific Reports, показа, че проектираните с тънък-слой-миниатюрни твърди оксидни горивни клетки (микро-SOFC) могат да постигнат по-висока специфична енергия и енергийна плътност.

Ако бъде успешно комерсиализирана, тази технология може частично да замени литиевите батерии в преносимите електронни устройства.

Изследователите обясниха, че тази технология на батерията е подходяща за преносима електроника, изискваща висока плътност на мощността и бърз топлинен цикъл.

Въпреки че се очаква смартфони, лаптопи, носими устройства и дронове да бъдат основни приложения, потенциалните употреби се простират далеч отвъд потребителската електроника.

Бъдещите приложения могат да включват ултра-леки самолети като e-Gull, следващо-поколение умни домове и дори електрически превозни средства като Tesla Model 3.

Тъй като енергийните технологии продължават да се развиват, съвременните материали, включително прецизни компоненти от неръждаема стомана, листове от неръждаема стомана и плочи от неръждаема стомана, ще продължат да подкрепят иновациите в горивните клетки, електрониката и системите за чиста енергия.