La industria del transporte es uno de los mayores consumidores de energía en la economía de los EE. UU. Con una demanda creciente para que sea más limpia y más eficiente. Mientras más personas usan automóviles eléctricos, diseñar aviones, barcos y submarinos eléctricos es mucho más difícil debido apotencia y requerimientos energéticos.
Un equipo de ingenieros en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis ha desarrollado una celda de combustible de alta potencia que avanza la tecnología en esta área. Dirigido por Vijay Ramani, la Universidad Distinguida Roma B. y Raymond H. WittcoffProfesor, el equipo ha desarrollado una celda de combustible de borohidruro directo que funciona al doble del voltaje de las celdas de combustible comerciales de hoy en día.
Este avance utilizando una interfaz bipolar de microescala habilitada con gradiente de pH PMBI, reportada en Energía natural 25 de febrero, podría impulsar una variedad de modos de transporte, incluidos vehículos submarinos no tripulados, drones y, finalmente, aviones eléctricos, a un costo significativamente menor.
"La interfaz bipolar de microescala con gradiente de pH está en el corazón de esta tecnología", dijo Ramani, también profesor de ingeniería energética, ambiental y química. "Nos permite operar esta celda de combustible con reactivos líquidos y productos en sumergibles", en el que la flotabilidad neutral es crítica, al tiempo que nos permite aplicarlo en aplicaciones de mayor potencia, como el vuelo con drones ".
La pila de combustible desarrollada en la Universidad de Washington utiliza un electrolito ácido en un electrodo y un electrolito alcalino en el otro electrodo. Por lo general, el ácido y el álcali reaccionarán rápidamente cuando entren en contacto entre sí. Ramani dijo que el avance clave es el PMBI, que es más delgado que un mechón de cabello humano. Usando la tecnología de membrana desarrollada en la Escuela de Ingeniería McKelvey, el PMBI puede evitar que el ácido y el álcali se mezclen, formando un gradiente de pH agudo y permitiendo el funcionamiento exitoso de este sistema.
"Los intentos anteriores para lograr este tipo de separación ácido-álcali no fueron capaces de sintetizar y caracterizar completamente el gradiente de pH en el PMBI", dijo Shrihari Sankarasubramanian, un científico investigador del equipo de Ramani. "Usar un nuevo diseño de electrodo junto contécnicas electroanalíticas, pudimos demostrar inequívocamente que el ácido y el álcali permanecen separados ".
El autor principal Zhongyang Wang, un candidato a doctorado en el laboratorio de Ramani, agregó: "Una vez que se demostró que el PBMI sintetizado usando nuestras nuevas membranas funciona de manera efectiva, optimizamos el dispositivo de celda de combustible e identificamos las mejores condiciones de operación para lograr un combustible de alto rendimientocelular. Ha sido un camino tremendamente desafiante y gratificante para desarrollar las nuevas membranas de intercambio iónico que han permitido el PMBI ".
"Esta es una tecnología muy prometedora, y ahora estamos listos para ampliarla para aplicaciones tanto en sumergibles como en drones", dijo Ramani.
Otros participantes en este trabajo incluyen Cheng He, un candidato a doctorado, y Javier Parrondo, un ex investigador científico en el laboratorio de Ramani. El equipo está trabajando con la Oficina de Administración de Tecnología de la universidad para explorar oportunidades de comercialización.
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Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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