Bränslecellen i nytt fokus på Chalmers

Bränsleceller har potential att bli en viktig del av ett hållbart transportsystem, men idag är de kostsamma att tillverka.
Anna Martinelli forskar om att ta fram smartare material med hjälp av vad hon kallar superfunktionella jonvätskor.

Transport- och energiförsörjningen står för hela 39 procent av växthusgasutsläppen och behovet är stort av nya, hållbara lösningar. Bränsleceller har funnits länge och baseras på en tyst och helt ren teknologi – de är utsläppsfria då endast vatten blir kvar som restprodukt. De kan användas för att driva fordon och maskiner, och som portabla laddare för exempelvis mobiltelefoner. Trots detta har bränsleceller ännu inte slagit igenom, eftersom de kräver dyra och sällsynta material och en mycket kostsam produktionsprocess.

Nanoskala
– Vår forskning syftar till att få fram nya, bättre presterande material för användning i bränsleceller och få upp deras verkningsgrad, så att de blir effektivare och mindre känsliga för uttorkning än idag. Det är forskning på nanoskala, som länkar grundforskning till tillämpad forskning, berättar Anna Martinelli, som är docent på Institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers.
Idag används den sällsynta och extremt dyra metallen platina som katalysator i bränsleceller. Som membran för att leda protoner används en poly-mer som kallas Nafion, som också den är mycket kostsam att ta fram. Inom ramen för Stiftelsen för Strategisk Forsknings program Framtidens Forskningsledare (FFL) undersöker nu Anna Martinelli och hennes team på Chalmers hur man kan skapa alternativa protonledande material.

Använder silika
Specifikt undersöker de hur silika, eller kiseldioxid, där kisel är det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan efter syre, skulle kunna utvecklas till ett extremt starkt och bärande nanoporöst membran. Denna nanoporösa silika fylls sedan med en så kallad superfunktionell jonvätska, som består av endast joner och kan potentiellt leda protoner, så att elektrisk ström skapas. Gruppen undersöker även möjligheten att använda specialdesignade jonvätskor för att styra upp den nanoporösa strukturen gjord av silika. Det är ett komplext och utmanande arbete, men med potential att revolutionera synen på silika som ett tillgängligt, billigt och effektivt material för bränsleceller.
– Det är unikt att använda jonvätskor på det här sättet. Vi har fått väldigt bra preliminära resultat och sett att jonvätskor med långa kolkedjor bidrar med nya funktioner, berättar Anna Martinelli.
–På sikt hoppas vi att bränslecellen med dessa nya material kan bli en viktig och effektiv lösning i arbetet mot ett hållbart och utsläppsfritt transportsystem.