חוקרי הטכניון דיווחו על פריצת דרך, שעשויה להאיץ את פיתוח הדור הבא של תאי הדלק המימניים. במחקר שפורסם בכתב העת היוקרתי Nature Energy הם מציגים גישה חדשה, שלפיה פחמן דו-חמצני - שנחשב עד היום לאחד הגורמים המרכזיים שפוגעים בביצועי תאי הדלק - עשוי דווקא לשפר את יציבותם ולהאריך את חייהם.
תאי דלק אלקליים, המבוססים על ממברנה לחילופי אניונים (AEMFC), נחשבים לאחת הטכנולוגיות המבטיחות בתחום האנרגיה הנקייה. הם מייצרים חשמל באמצעות תגובה בין מימן לחמצן, ובניגוד לתאי דלק מסורתיים מאפשרים שימוש בחומרים זולים ונפוצים יותר – מה שעשוי להפחית משמעותית את עלות הייצור.
השילוב בין יעילות אנרגטית גבוהה לעלות נמוכה פותח בפני הטכנולוגיה שורה ארוכה של יישומים אפשריים – החל בכלי רכב, תעופה, חלל ורחפנים, ועד מערכות אנרגיה מבוזרות, גיבוי לרשת החשמל ואספקת חשמל לאזורים מרוחקים. אלא שלצד הפוטנציאל הרב, החוקרים עדיין נדרשים להתמודד עם כמה אתגרים מרכזיים, ובהם הגדלת תפוקת החשמל והנצילות האנרגטית, לצד שיפור היציבות ותוחלת החיים של תאי הדלק.
את המחקר הובילו פרופ' דריו דקל, חבר סגל בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון וראש תוכנית האנרגיה ע"ש ננסי וסטיבן גרנד בטכניון; פרופ' מייקל גייבר, מומחה לממברנות פולימריות ליישומי אנרגיה מאוניברסיטת טיאנג'ין שבסין; ד"ר כרם יאסין, מנהל המעבדה המרכזית לטכנולוגיות מימן בתוכנית האנרגיה; וד"ר ספיר וילדורף-כהן, חוקרת בקבוצתו של פרופ' דקל.
עד היום ניסו חוקרים ברחבי העולם לצמצם ככל האפשר את חדירתו של פחמן דו-חמצני לתאי הדלק, משום שהוא נחשב לגורם שפוגע בביצועיהם ומקצר את אורך חייהם. המחקר החדש מאתגר את התפיסה הזאת ומציע גישה שונה: במקום להילחם בנוכחות הפחמן הדו-חמצני, ניתן לנהל את השפעתו כך שיתרום ליציבות התא לאורך זמן.
ד"ר ספיר וילדורף־כהן ופרופ' דריו דקל
(צילום: דוברות הטכניון)
ד"ר כרם יאסין (מימין) ופרופ' מייקל גייבר
(צילום: דוברות הטכניון)
"במאמר אנו מראים כי בתנאים מסוימים, בניגוד לתפיסה המקובלת, פחמן דו-חמצני עשוי דווקא לתרום ליציבות ארוכת הטווח של תא הדלק", מסביר פרופ' דקל. "לאחר כעשור מאז שהוצג לעולם שתאים מסוג AEMFC יכולים להביא פתרון לנושא האנרגיה הירוקה, הגישה הזאת סוף סוף סוללת את הדרך לפיתוח תאי דלק יעילים, זולים ועמידים יותר, שאינם תלויים בתנאים מבוקרים אלא פועלים היטב באוויר הפתוח, שפחמן דו-חמצני הוא אחד ממרכיביו".
לדברי פרופ' דקל, "להישג זה עשויות להיות השלכות יישומיות רחבות, ובהן קידום תחום ההנעה החשמלית לכלי תחבורה – ממכוניות ורכבות ועד רחפנים וכלי שיט – וכן פיתוח מערכות אנרגיה מבוזרות וציוד אוטונומי".
המחקר נתמך על ידי תוכנית האנרגיה ע"ש ננסי וסטיבן גרנד בטכניון (GTEP), הקרן הלאומית למדע (ISF), מל"ג וגורמים נוספים.
