Bättre bränsleceller med kvantmekanik

Nya rön från forskare på KTH, Uppsala universitet och Linköpings universitet öppnar nu möjligheter att mycket snabbare än hittills hitta optimala material för bättre bränsleceller. Med kvantmekaniska beräkningsmetoder har forskarna lyckats hitta ett sätt att bättre förstå kopplingen mellan ett ämnes atomstruktur och dess förmåga att leda syrejoner – något som är viktigt för effektiviteten i bränsleceller som använder fasta oxider som elektrolytmaterial (s.k. fastoxid-bränslecell). Ju snabbare transporten av syrejoner genom materialet är, desto bättre fungerar bränslecellen. Resultaten presenteras nu i den ansedda amerikanska vetenskapstidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS. Utvecklingen av bättre material för miljövänliga energikällor står högt på dagordningen världen över. Bränsleceller är exempel på system som omvandlar kemisk energi direkt till elektricitet på ett mycket effektivt sätt (som t.ex. vätgas + syre = vatten + elektrisk ström). Hittills har man hittat lämpliga elektrolytmaterial genom trial-and-error och empiriska erfarenheter, vilket har lett till att utvecklingen gått långsamt. Många av de material som används i dag har använts i 25 år. De nya beräkningsmetoderna öppnar helt nya möjligheter. – De metoder vi använder för att teoretiskt beräkna ett ämnes jonledningsförmåga gör det möjligt att testa många fler ämnen än vad som varit möjligt tidigare. Även om beräkningarna tar tid så blir det både snabbare och billigare än att testa alla dessa material praktiskt, säger David Andersson, doktorand vid avdelningen för tillämpad materialfysik på KTH och en av forskarna bakom artikeln.