Hetilap kereső

168 Óra Online írása

A jelenlegi mobiltelefonokban használt akkumulátoroknál jóval hosszabb élettartamú és környezetbarátabb tüzelőanyag-cella kifejlesztésével kísérleteznek az MTA Kémiai Kutatóközpont Nanokémiai és Katalízis Intézetének kutatói. Bár a jelenlegi akkumulátoroktól eltérő elven működő elemeket még egy jó ideig nem használhatjuk mobiltelefonjainkban, a kémikusok azt remélik, hogy a metanol elektrooxidációján alapuló új, úgynevezett direkt metanol tüzelőanyag-cella első működő prototípusa akár egy éven belül elkészülhet.

- A jelenlegi mobiltelefonok akkumulátorait lassan lehet feltölteni. Még a gyors töltésű akkumulátorok esetében is viszonylag sok időre van szükség ehhez. Az általunk fejlesztett cellák töltése viszont pillanatok alatt megoldható lenne egy metanolt tartalmazó, kisméretű patron készülékbe helyezésével – magyarázta a tüzelőanyag-cella működését az ezzel kísérletező kutatócsoport vezetője, az mta.hu-nak. Mint azt Tompos András elmondta, ha a cella elkészül, a mobiltelefonok akkumulátorainak feltöltése tulajdonképpen egyetlen apró alkatrész gyors cseréjével történik majd, nem lesz szükség hálózati áramforrásra. A kutató szerint az újfajta metanol tüzelőcella másik óriási előnye, hogy jóval hosszabb ideig működik, mint a hagyományos, lítium-ion alapú mobil akkumulátor. - A metanol alapú elemmel ellátott mobiltelefonokat akár hónapokig is használhatnánk újratöltés nélkül – hangsúlyozta Tompos András. Ismert a tüzelőanyag-cellák környezetre gyakorolt káros hatása. A kutatók azonban a fejlesztés során erre is figyelmet fordítanak. - A hagyományos cellák veszélyes hulladéknak számítanak, mert gyakran olyan átmeneti fémeket tartalmaznak, amelyek a környezetbe kerülve mérgező hatásúak az élő szervezetekre – magyarázta a kémikus, hozzátéve, hogy a kutatócsoport által fejlesztett tüzelőanyag-cellákban katalizátorként olyan új anyagokat próbálnak ki, amelyek környezeti terhelése is jóval kisebb.

-A tüzelőanyag-cella tulajdonképpen egyfajta elem, ami elektromosságot termel. Működési elve a hagyományos galvánelemekhez hasonló, csak esetükben más anyagok vesznek részt a kémiai reakciókban, jellemzően hidrogén vagy a metanol (metil-alkohol). A lényeg azonban ugyanaz: a kémiai energiát elektromos energiává alakítják – magyarázta a tüzelőcellák működését Tompos András. Mint elmondta: sok különböző típusú tüzelőanyag-cella létezik, de kutatócsoportja a polimer elektrolit membrán (PEM) tüzelőanyag-cellákkal kísérletezik. A PEM tüzelőanyag-cellák működéséhez a negatív, illetve pozitív töltésű anód és katód oldal között egy membránra van szükség. Ez a protonok számára átjárható, feladata pedig az, hogy az elektrolízis közben az anódon képződő hidrogénionokat (protonokat), átvigye a katód oldalra. - Az anódon a metanol oxidációja során a protonok mellett elektronok is felszabadulnak, amelyek egy vezetőn keresztüláramolva működtetik azt az elektromos fogyasztót, amelynek ellátása a cella fő funkciója. Ilyen fogyasztó lehet a mobiltelefon is – mondta a kémikus. A folyamat végén az elektron a fogyasztón áthaladva átkerül a cella katód oldalára, ahol az ott lévő oxigénnel, illetve a membránon keresztül átvándorló protonokkal egyesülve vízmolekulát képez. Az így képződő víz jó esetben gőz formájában távozik a rendszerből. - A keletkező víz megfelelő elvezetése a rendszerből szintén komoly mérnöki probléma még – mondta a kutató.

- Reményeink szerint az elem első működő prototípusa egy év múlva elkészül, de hogy odáig eljussunk, valódi tüzelőanyag-cellákban is vizsgálni kell majd az általunk fejlesztett elektrokatalizátorok működését – hangsúlyozta a Kémiai Intézet munkatársa. Mint elmondta: egy tajvani céggel kötött megbízásos szerződés keretében, kutatócsoportja a teljes tüzelőanyag-cellából csak a katalizátorok fejlesztésére, tesztelésére koncentrál. A kutatás jelenlegi fázisában a kémikusok különféle platina katalizátorokkal kísérleteznek, vizsgálva azok hatékonyságát. - Azon dolgozunk, hogy minél vékonyabb katalizátor rétegre legyen szükség az elem működéséhez, hiszen a Föld platina készletei meglehetősen szűkösek, és a platina meglehetősen drága nemesfém – mondta Tompos András. Az optimális teljesítményt különféle platinaötvözetekkel próbálják elérni, de hosszú távú céljuk, hogy egy teljesen nemesfémmentes katalizátort dolgozzanak ki. - A lehetséges új anyagokról ma még legfeljebb sejtéseink vannak – fogalmazott a kémikus.

Tompos András elmondta, hogy kutatásaikat, más hasonló érdekes munkákhoz hasonlóan középiskolás diákok is megismerhették azon az egyhetes rendezvényen, amelyet a Kémiai Kutatóközpont június 27. és július 3. között immár második alkalommal szervezett „Aki kíváncsi kémikus” címmel. A Kémiai Kutatóközpont 19 kutatási témával várta a 25 hazai és 2 határon túli településről érkező összesen 35 diákot.