Два нові елементи конструкції збільшили термін служби водневих паливних елементів у 1,7 раза.

Вчені з Інчхонського національного університету (INU, Південна Корея) і Гарвардського університету (США) розробили новий матеріал, що підвищує надійність і зносостійкість водневих паливних елементів, які використовують у БПЛА і автомобілях, передає Interesting Engineering.

Водневий паливний елемент (ВТЕ) складається з анода і катода, розділених мембраною. Водень реагує з каталізатором (нанесена на анод платина) і виганяє свій електрон за межі атома. «Осиротілі» електрони притягуються до анода, перетворюючись на електричний струм, який надходить до двигуна, приводячи механізми в рух.

Коли авто або безпілотник, що працюють на водневому паливному елементі, набирають швидкість або сповільнюються, мембрани їхніх паливних елементів розширюються або скорочуються. Згодом з’являються тріщини в мембранах, але ж вони мають бути надійним бар’єром між двома електродами. Але що більше тріщин, то швидше виходить з ладу паливний елемент. Щоб вирішити цю проблему, дослідники розробили полімерну електролітну мембрану з високою стійкістю до постійних розширень і скорочень.

Розробники використовували нафіон — пластиковий електроліт із протонопровідними властивостями, і перфторополіефір (ПФПЕ), що утворює еластичну, але міцну полімерну сітку. Дослідники виявили, що впровадження ПФПЕ хоч знизило електрохімічні характеристики, але призвело до збільшення терміну служби ВТЕ. Під час експериментів стало зрозуміло, що мембрана, яка складається на 50% з ПФПЕ, забезпечує задовільні електрохімічні характеристики. Термін служби нещодавно розробленої мембрани склав 410 год порівняно з 242 год немодифікованої мембрани — модифікація збільшила термін служби ВТЕ в 1,7 раза.

Вчені впевнені, що виробники автомобілів і дронів будуть частіше встановлювати водневі двигуни на свої пристрої, якщо вдасться зробити їх більш надійними. Також вони заявили, що їхній метод підвищення опору до механічної втоми мембран можна застосувати щодо іонних фільтрів, сепараторів проточних батарей, сепараторів літій-металевих акумуляторів і штучних м’язів.