Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Топливные элементы с муравьиной кислотой (топливные элементы с прямой муравьиной кислотой или DFAFC) являются подкатегорией топливных элементов с прямой подачей жидкости (DLFC), в которых жидкое топливо окисляется непосредственно (электрохимически) на аноде, а не подвергается риформингу для получения водорода. Топливные элементы на основе муравьиной кислоты представляют собой перспективную систему энергоснабжения благодаря высокой объемной плотности энергии, теоретической энергоэффективности и теоретическому напряжению холостого хода. Они также позволяют решить некоторые проблемы, свойственные традиционным водородным (H2) топливным элементам, такие как безопасное обращение, хранение и транспортировка H2. Существует три основных типа DFAFC:
Formic acid fuel cells (direct formic acid fuel cells or DFAFCs) are a subcategory of direct liquid feed fuel cells (DLFCs), in which the liquid fuel is directly oxidized (electrochemically) at the anode instead of reforming to produce hydrogen. Formic acid based fuel cells represent a promising energy supply system in terms of high volumetric energy density, theoretical energy efficiency, and theoretical open circuit voltage. They are also able to overcome certain problems inherent to traditional hydrogen (H2) feed fuel cells such as safe handling, storage, and H2 transportation. There are 3 main types of DFAFCs:
Активные DFAFC, в которых насос подает жидкое топливо в анод, а кислород в сжатом воздухе – в катод. DFAFC с активной подачей воздуха, в которых катод контактирует с кислородом, содержащимся в окружающем воздухе. Пассивные DFAFC с подачей воздуха, в которых отсутствуют механические компоненты для подачи топлива и кислорода в ячейку. Подача топлива и воздуха в ячейку повышает ее выходную мощность, но увеличивает стоимость и габариты/снижает портативность. В настоящее время основные области применения DFAFC включают небольшую портативную электронику, медицинские диагностические приборы, а также более крупные стационарные источники энергии и электромобили.
Active DFAFCs, where a pump feeds the liquid fuel into the anode and oxygen in compressed air to the cathode. Active air breathing DFAFCs, where the cathode is exposed to the oxygen present in ambient air. Passive air breathing DFAFCs, where there are no mechanical components injecting fuels and oxygen into the cell. The feeding of fuels and air into a cell increases its energy output, at the cost of price and size/portability. Today, the main applications of DFAFCs include small, portable electronics, medical diagnostic devices, as well as larger fixed power applications and electric vehicles.
Опасения по безопасности FA
Муравьиная кислота в концентрации 85% является легковоспламеняющейся, а разбавленная муравьиная кислота включена в список пищевых добавок, утвержденный Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Основная опасность, связанная с муравьиной кислотой, – это контакт кожи или глаз с концентрированной жидкостью или ее парами.
Formic acid in 85% concentration is flammable, and diluted formic acid is on the U. S. Food and Drug Administration list of food additives. The principal danger from formic acid is from skin or eye contact with the concentrated liquid or vapors.
Катодная
Исследована реакция восстановления кислорода (ОРР), протекающая на катоде. Она может происходить по двум различным путям: один – с переносом четырех электронов, а другой – двух. Первый путь приводит к образованию воды (H2O), а второй – пероксида водорода (H2O2). Радикалы пероксида водорода оказывают негативное воздействие на мембранный сепаратор, поэтому образование пероксида водорода желательно предотвратить. По состоянию на апрель 2006 года компания Tekion обладала эксклюзивной лицензией на технологию топливных элементов DFAFC, использующую PEM-мембраны и муравьиную кислоту в качестве топлива, разработанную в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн. При поддержке инвестиций Motorola, Tekion сотрудничала с BASF для разработки и производства блоков питания к концу 2007 года, однако разработка, по всей видимости, остановилась, и почти вся информация была удалена с веб-сайта Tekion до 24 апреля 2010 года. Компании Neah Power Systems, Inc. и Silent Falcon UAS Technologies совместно работали над интеграцией технологии топливных элементов с реформером муравьиной кислоты в беспилотную воздушную систему (БПЛА) Silent Falcon, также известную как "дрон". В 2018 году была опубликована работа, посвященная решению проблемы высокого перенапряжения с использованием платиновых катализаторов с отдельными атомами золота.
The oxygen reduction reaction (ORR) occurring at the cathode has been investigated. It can occur via two different pathways: one involving the transfer of four electrons and the other two. The former results in the formation of water (H2O), while the latter generates hydrogen peroxide (H2O2). Hydrogen peroxide radicals have deleterious effects on the membrane separator, and therefore its formation should be tentatively avoided. As of April 2006, Tekion held the exclusive license to DFAFC fuel cell technology using PEM membranes and formic acid fuel from the University of Illinois at Urbana Champaign, and with an investment from Motorola, was partnering with BASF to design and manufacture power packs by late 2007, but development appears to have stalled, and almost all information was removed from Tekion's website before April 24, 2010. Neah Power Systems, Inc. and Silent Falcon UAS Technologies worked together to integrate formic acid reformer fuel cell technology into the Silent Falcon's unmanned aerial system (UAS), aka "drone". In 2018, work was published addressing the issue of requiring a high overpotential by way of golden single atom site platinum catalysts.