Ниобий используется в качестве катализатора в топливном элементе

Исследование, проведенное в Федеральном университете Сан-Паулу, объединило ниобий и глицерин в многообещающем технологическом решении для производства топливных элементов.

Бразилия является крупнейшим в мире производителем ниобия и имеет около 98 процентов активных запасов на планете. Этот химический элемент используется в металлических сплавах, особенно в высокопрочной стали, и в практически неограниченном количестве высокотехнологичных приложений от сотовых телефонов до авиационных двигателей.

Страна экспортирует большую часть ниобия, который производит в форме таких товаров, как феррониобий.

Другим веществом, которое Бразилия также имеет в обильных количествах, но недооценивает его, является глицерин, побочный продукт омыления масла и жира в производстве мыла и моющих средств и реакций переэтерификации в биодизельной промышленности.

В этом случае ситуация хуже, потому что глицерин часто выбрасывается в отходы, а правильная утилизация больших объемов является сложной.

Исследование, проведенное в Федеральном университете ABC (UFABC) в штате Сан-Паулу, Бразилия, объединило ниобий и глицерин в многообещающем технологическом решении для производства топливных элементов. Статья, описывающая исследование, озаглавленная «Ниобий усиливает электрокаталитическую активность Pd в щелочных топливных элементах с прямым глицерином», опубликована в ChemElectroChem и размещена на обложке журнала.

«В принципе, элемент будет работать как глицериновая батарея для подзарядки небольших электронных устройств, таких как сотовые телефоны или ноутбуки. Он может использоваться в областях, не охваченных электрической сетью. Позже технология может быть адаптирована для работы электромобилей и даже для электроснабжения домов. В долгосрочной перспективе возможны неограниченные возможности применения», — сказал первый автор статьи химик Фелипе де Моура Соуза. Соуза имеет прямую докторскую стипендию от Исследовательского фонда Сан-Паулу — FAPESP.

В ячейке химическая энергия от реакции окисления глицерина в аноде и восстановления кислорода воздуха в катоде преобразуется в электричество, оставляя только углерод и воду в качестве остатков. Полной реакцией является C3H8O3 (жидкий глицерин) + 7/2 O2 (газообразный кислород) → 3 CO2 (газообразный углерод) + 4 H2O (жидкая вода). Схематическое представление процесса показано ниже.© FAPESP

«Ниобий (Nb) участвует в процессе в качестве сокатализатора, способствуя действию палладия (Pd), используемого в качестве анода топливного элемента. Добавление ниобия позволяет уменьшить количество палладия вдвое, что снижает стоимость элемента.»

«В то же время он значительно увеличивает мощность элемента, но его основной вклад заключается в уменьшении электролитического отравления палладия в результате окисления промежуточных продуктов, которые сильно адсорбируются при длительной работе элемента, таких как окись углерода», — сказал Мауро Коэльо душ Сантуш, профессор UFABC.

С экологической точки зрения, которая более чем когда-либо должна стать решающим критерием для выбора технологий, глицериновый топливный элемент считается эффективным решением, поскольку он может заменить двигатели внутреннего сгорания, работающие на ископаемом топливе. (c) ab-news.ru