Инженеры из США разработали способ эффективного захвата 99% углекислого газа из воздуха с помощью новой электрохимической системы, работающей на водороде. Технология позволит создавать более экономичные и экологичные топливные элементы, сообщает пресс-служба Университета Делавэра.

Описание разработки появилось в журнале Nature Energy.

Топливные элементы – это электрохимические устройства, которые преобразуют химическую энергию топлива в электричество. Их можно использовать в гибридных автомобилях или автомобилях с нулевым уровнем выбросов. Но есть один минус: топливные элементы захватывают почти каждую частицу углекислого газа, попадающую в них. Этот дефект быстро снижает производительность и эффективность устройства до 20%.

Теперь ученые из Университета Делавэра нашли способ исправить этот дефект. Они встроили в разделяющую мембрану провода для «самоочистки», которые позволили частицам CO₂ быстрее проходить через фильтр. Подход включает в себя внутреннее короткое замыкание устройства. Результаты показали, что электрохимическая мембрана размером пять на пять сантиметров может непрерывно удалять около 99% углекислого газа, содержащегося в воздухе, проходящем со скоростью примерно два литра в минуту.

«Это рискованно, но нам удалось управлять этим короткозамкнутым топливным элементом с помощью водорода. А благодаря этой внутренней электрически мембране мы смогли избавиться от громоздких компонентов, таких как биполярные пластины, токосъемники или любые электрические провода, которые обычно можно найти в топливных элементах», – сказал Линь Ши, ведущий автор статьи.

Ученые также смогли построить компактный спиральный модуль с большой площадью поверхности при небольшом объеме. Он всасывает водород и воздух через два отдельных впускных отверстия (на изображении показаны слева) и выпускает углекислый газ и воздух, не содержащий диоксида углерода (показаны справа), после прохождения через два покрытых катализатором замкнутых контура мембраны большой площади. Такое очищающее устройство в меньшей «упаковке» может фильтровать большее количество воздуха за раз. Между тем, меньшее количество компонентов означает меньшую стоимость производства.

Ранний прототип спирального устройства размером с банку газировки способен фильтровать 10 литров воздуха в минуту и удалять 98% углекислого газа.