수소 연료전지는 특정 용량의 카페인을 사용하여 더 높은 효율을 달성할 수 있습니다. 카페인 섭취를 통해 성능을 향상할 수 있는 유일한 연료전지는 아닙니다.
새로운 연구에 따르면 수소 연료 전지에 카페인을 첨가하면 효율이 향상되고 전극에 사용되는 백금 수요가 감소할 수 있는 것으로 나타났습니다. 백금은 비싸고 희귀한 금속이므로 요구량을 줄이면 전체 비용을 낮출 수 있습니다.
일본 연구자들은 고효율 수소 연료 전지 생산에 필요한 백금의 양을 줄이면 상당한 비용 절감을 달성할 수 있다고 말합니다.- 실제로 희소금속에 대한 수요는 수소 사용 비용을 합리적인 범위 내에서 유지하는 데 있어 어려운 과제 중 하나입니다.
연구원들은 전극에 필요한 백금의 양을 줄이는 한 가지 열쇠는 카페인을 첨가하는 것이라고 밝혔습니다. 이러한 장치는 더욱 효율적이 되어 더욱 저렴해졌습니다.
이번 연구는 일정량의 카페인을 사용할 때 연료전지 음극의 촉매 활성이 더욱 효과적이라는 것을 보여준다.
이들 모듈 중 하나에서 수소를 사용하기 위해 가스는 양극에서 산화되어 수소 이온과 전자를 생성합니다. 이온은 음극으로 이동하고 전자는 외부 회로를 통해 이동하여 전기를 생성합니다. 음극에서는 이온과 전자가 산소와 결합하여-대개 증기 형태의 물을 생성합니다.
즉, 물은 백금과 반응해 전극에 수산화백금(PtOH) 층을 형성해 산소환원반응(ORR) 촉매작용을 방해하고 효율을 감소시키기 때문에 수소연료전지 성능에 영향을 미친다고 연구진은 말했다.
따라서 장치 내에서 효율성을 유지하려면 더 높은 백금 로딩(더 높은 백금 함량)이 필요합니다. 현재 백금 가격이 온스당 925달러(이 글을 쓰는 시점)보다 훨씬 높기 때문에 더 많은 백금을 사용하면 백금 자체의 제조 비용이 급등하기 쉽습니다.
그러나 연구진은 카페인을 첨가하면 백금 전극의 ORR 활성이 11배 증가하여 반응 효율이 크게 향상될 수 있음을 발견했습니다. 이는 효과적인 반응에 필요한 백금의 양을 획기적으로 줄이고 제조 비용을 낮출 수 있습니다.
