Πρόσφατες εξελίξεις στις κυψέλες καυσίμου: αναδυόμενοι ηλεκτροκαταλύτες για την αναγωγή του οξυγόνου

ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία αφορά μια μελέτη σε νέα, πρόσφατα, υλικά για καθόδους σε κυψέλες καυσίμου υδρογόνου H2-PEM-FC.Αρχικά, στο 1 ο κεφάλαιο, υπογραμμίζεται η παγκόσμια περιβαλλοντολογική κρίση και η ανάγκη για επαναπροσδιορισμό των ενεργειακών πηγών.Στόχος η μεταστροφή στις ανανεώσιμες πήγες ενέργειας (ΑΠΕ).Το ενδιαφέρον συγκεντρώνεται στην εξέλιξη των ηλεκτροχημικών συσκευών μετατροπής και αποθήκευσης της παραγομένης ,από τις ΑΠΕ, ενέργειας.Εν συνεχεία, γίνεται μια ιστορική αναδρομή στις κυψέλες καυσίμου και την εφαρμογή τους ενώ παρουσιάζεται το υδρογόνο ως καύσιμο.Στο 2 ο κεφάλαιο, εξετάζεται η βασική ηλεκτροχημεία και η αρχή λειτουργίας των ηλεκτροχημικών συσκευών που πρόκειται να αναφερθούν (μπαταρίες, πυκνωτές, ηλεκτροχημικοί αισθητήρες, κυψέλες καυσίμου).Κατόπιν, γίνεται αναλυτικότερη παρουσίαση των κυψελών καυσίμου, στα είδη, στα κατασκευαστικά τους μέρη και στον τρόπο λειτουργίας τους.Στο 3 ο κεφάλαιο, διεξάγεται μια εκτενής ανάλυση για τις κυψέλες καυσίμου υδρογόνου με μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων (H2-PEMFC).Γίνεται περιγραφή της κυψέλης, αναφορά στα μέρη που την απαρτίζουν και την αρχή λειτουργίας της, τις ηλεκτροχημικές αντιδράσεις καθώς και τα υλικά που απαιτούνται για την λειτουργία της.Ταυτόχρονα τονίζονται οι προκλήσεις στην αποτελεσματικότητα και η ανάγκη για εξέλιξη νέων ηλεκτροκαταλύτων.Στο 4 ο κεφάλαιο, γίνεται μια αναφορά στις εξελίξεις ηλεκτροκαταλυτών με βάση την πλατίνα αλλά σε χαμηλή περιεκτικότητα και τονίζεται ότι η εμπορευματοποίηση αυτών είναι μη εφικτή λόγω του υψηλού κόστους.Γίνεται εκτενής αναφορά σε νέες τεχνολογικές εξελίξεις ηλεκτροκαταλυτών με βάση μη πολύτιμα μέταλλά (κυρίως σίδηρο , κοβάλτιο και μαγγάνιο) και αυξημένη ηλεκτροκαταλυτική δράση.Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται οι εξελίξεις σε στρατηγικές σύνθεσης νέων ηλεκτροκταλυτών, τεχνικές βελτίωσης των επιδόσεων και της αντοχής τους αλλά και νέα υλικά νανοδομης για την συνθεση τους (πχ μεταλλικά-οργανικά πλαίσια).