Водородные топливные элементы могут достичь более высокой эффективности при определенной дозе кофеина — не единственные, которые могут повысить производительность за счет потребления кофеина.
Новое исследование предполагает, что добавление кофеина в водородные топливные элементы может повысить их эффективность и снизить потребность в платине в электродах. Платина — дорогой и редкий металл, поэтому снижение потребности в ней может снизить общие затраты.
Японские исследователи утверждают, что значительного снижения затрат можно добиться, если уменьшить количество платины, необходимой для производства высокоэффективных водородных топливных элементов. Фактически, спрос на редкие металлы является одной из проблем удержания стоимости использования водорода в доступном диапазоне.
Исследователи утверждают, что они нашли ключ к снижению необходимого количества платины в электродах — это добавление кофеина. Эти устройства становятся более эффективными и, следовательно, более доступными.
Исследование показывает, что каталитическая активность катода топливного элемента становится более эффективной при использовании определенного количества кофеина.
Чтобы использовать водород в одном из этих модулей, газ подвергается окислению на аноде, образуя ионы водорода и электроны. Ионы движутся к катоду, а электроны проходят по внешней цепи, генерируя электричество. На катоде ионы и электроны соединяются с кислородом, образуя воду-обычно в виде пара.
Другими словами, вода влияет на производительность водородных топливных элементов, поскольку она реагирует с платиной, образуя на электроде слой гидроксида платины (PtOH), который мешает катализу реакции восстановления кислорода (ORR) и снижает эффективность, говорят исследователи.
Следовательно, для поддержания эффективности устройства требуется более высокая загрузка платины (более высокое содержание платины). Поскольку текущая цена платины намного превышает 925 долларов за унцию (на момент написания), использование большего количества платины легко приводит к стремительному росту затрат на производство самой платины.
Однако исследователи обнаружили, что при добавлении кофеина активность ORR на платиновых электродах можно увеличить в 11 раз, что значительно повышает эффективность реакции. Это может значительно сократить количество платины, необходимой для эффективных реакций, и снизить производственные затраты.
