प्रत्यक्ष बोरोहाइड्राइड ईंधन सेल
प्रत्यक्ष बोरोहाइड्राइड ईंधन कोशिकाएं (डीबीएफसी) क्षारीय ईंधन कोशिकाओं की एक उपश्रेणी हैं जो सीधे ईंधन के रूप में सोडियम बोरोहाइड्राइड या पोटेशियम बोरोहाइड्राइड और वायु/ऑक्सीजन द्वारा पोषित होती हैं।[1] या हाइड्रोजन पेरोक्साइड[2] ऑक्सीडेंट के रूप में. डीबीएफसी अपेक्षाकृत नए प्रकार के ईंधन सेल हैं जो वर्तमान में विकासात्मक चरण में हैं और अन्य प्रकार के ईंधन सेल के संबंध में अपनी उच्च परिचालन क्षमता के कारण आकर्षक हैं। हाल ही में, प्रोटॉन-एक्सचेंज झिल्ली ईंधन सेल | प्रोटॉन-एक्सचेंज मेम्ब्रेन फ्यूल सेल (पीईएमएफसी) को चरम शक्ति में लेकिन दोगुने वोल्टेज पर काम करने वाले डीबीएफसी की सूचना मिली है।[3]
रसायन शास्त्र
सोडियम बोरोहाइड्राइड का उपयोग संभावित रूप से हाइड्रोजन भंडारण के साधन के रूप में अधिक पारंपरिक हाइड्रोजन ईंधन सेल प्रणालियों में किया जा सकता है। बोरोहाइड्राइड के उत्प्रेरक रासायनिक अपघटन द्वारा ईंधन सेल के लिए हाइड्रोजन को पुनर्जीवित किया जा सकता है:
- एनएबीएच4 + एह2ओ → नाबीओ2 4 एक्स2
प्रत्यक्ष बोरोहाइड्राइड ईंधन कोशिकाएं विघटित होती हैं और बोरोहाइड्राइड को सीधे रिडॉक्स करती हैं, जिससे हाइड्रोजन का उत्पादन कम हो जाता है और यहां तक कि थोड़ी अधिक ऊर्जा पैदावार भी होती है:[4]
- कैथोड: 2O2 4 एक्स2ओ + 8ई−→ 8OH−(और0</सुप> = +0.4वोल्ट्स)
- एनोड: नभ4 + गुओ−→ NaBO2 + ताहा2ओ + 8ई−(और0 = -1.24 वी)
- कुल ई0 = +1.64V
सरलीकृत प्रतिक्रिया है:
- एनएबीएच4 +या2 → और बीओ2 + एह2ओ + बिजली
प्रत्यक्ष सोडियम बोरोहाइड्राइड ईंधन सेल का कार्य तापमान 70°C (158°F) है।
फायदे
डीबीएफसी का उत्पादन पारंपरिक ईंधन सेल की तुलना में अधिक सस्ते में किया जा सकता है क्योंकि उन्हें महंगे प्लैटिनम उत्प्रेरक की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, उनके पास उच्च शक्ति घनत्व है। डीबीएफसी का उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज वांछित रेटेड वोल्टेज प्राप्त करने के लिए स्टैक में आवश्यक कोशिकाओं (श्रृंखला और समानांतर सर्किट में) की संख्या को कम कर देता है और इस प्रकार स्टैक लागत को काफी कम कर देता है।[3]
नुकसान
दुर्भाग्य से, DBFC NaBH की पार्श्व प्रतिक्रिया से कुछ हाइड्रोजन का उत्पादन करते हैं4 ईंधन सेल द्वारा गर्म किए गए पानी के साथ। इस हाइड्रोजन को या तो निकास तक पाइप से भेजा जा सकता है या पारंपरिक हाइड्रोजन ईंधन सेल तक पहुंचाया जा सकता है। या तो ईंधन सेल पानी का उत्पादन करेगा, और NaBH की उच्च सांद्रता के लिए पानी को पुनर्चक्रित किया जा सकता है4.
इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि डीबीएफसी के माध्यम से बिजली बनाने की प्रक्रिया को आसानी से उलटा नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सोडियम बोरोहाइड्राइड (NaBH) के बाद4) ने अपना हाइड्रोजन छोड़ा है और ऑक्सीकरण किया है, उत्पाद NaBO है2 (सोडियम मेटाबोरेट)। सोडियम मेटाबोरेट को कई अलग-अलग तकनीकों द्वारा सोडियम बोरोहाइड्राइड ईंधन में वापस हाइड्रोजनीकृत किया जा सकता है, जिनमें से कुछ को सैद्धांतिक रूप से पानी और बिजली या गर्मी से ज्यादा कुछ नहीं चाहिए। हालाँकि, ये तकनीकें अभी भी सक्रिय विकास में हैं। 30 जून, 2010 तक, सोडियम मेटाबोरेट को सोडियम बोरोहाइड्राइड में प्रभावी रूप से परिवर्तित करने का दावा करने वाले कई पेटेंटों की जांच की गई है, लेकिन किसी की भी पुष्टि नहीं की गई है - बोरान हाइड्राइड रीसाइक्लिंग की वर्तमान दक्षता 1% से काफी कम लगती है जो रिचार्जिंग के लिए अनुपयुक्त है वाहन।[5]
लागत
ईंधन के लिए बड़े पैमाने पर उत्पादन की अनुमानित कीमतें 5 अमेरिकी डॉलर/किग्रा जितनी कम हैं, जो हाइड्रोकार्बन ईंधन की लागत के बराबर है। [6]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Amendola S.C., Onnerud P., Kelly M., Petillo P., Sharp-Goldman S. L and Binder M. (1999) ‘A novel high power density borohydride-air cell’, J. Power Sources, 84, pp. 130–133.
- ↑ Choudhury, N.A.; Raman, R.K.; Sampath, S.; Shukla, A.K. An alkaline direct borohydride fuel cell with hydrogen peroxide as oxidant. J. Power Sources 2005, 143, 1-8.
- ↑ 3.0 3.1 Wang, Zhongyang; Parrondo, Javier; He, Cheng; Sankarasubramanian, Shrihari; Ramani, Vijay (April 2019). "प्रत्यक्ष बोरोहाइड्राइड ईंधन कोशिकाओं में कुशल पीएच-ग्रेडिएंट-सक्षम सूक्ष्म द्विध्रुवी इंटरफेस". Nature Energy. 4 (4): 281–289. Bibcode:2019NatEn...4..281W. doi:10.1038/s41560-019-0330-5. ISSN 2058-7546. S2CID 139154235.
- ↑ Ma, Choudhury, Sahai - A comprehensive review of direct borohydride fuel cells
- ↑ Final Report: Electrochemical Hydrogen Storage Systems, MacDonald 2010
- ↑ Suzanne w. Linehan; Arthur a. Chin; Nathan t. Allen; Robert Butterick; Nathan t. Kendall; i. Leo Klawiter; Francis j. Lipiecki; Dean m. Millar; David c. Molzahn; Samuel j. November; Puja Jain; Sara Nadeau; Scott Mancroni (2010). "नवीन हाइड्रोजन भंडारण सामग्री के लिए कम लागत वाले अग्रदूत". doi:10.2172/1022594. OSTI 1022594.
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