يمكن لخلايا الوقود الهيدروجينية تحقيق كفاءة أعلى بجرعة معينة من الكافيين. ليست الخلايا الوحيدة التي يمكنها تحسين الأداء من خلال تناول الكافيين.
تشير الأبحاث الجديدة إلى أن إضافة الكافيين إلى خلايا وقود الهيدروجين يمكن أن يحسن كفاءتها ويقلل الطلب على البلاتين في الأقطاب الكهربائية. البلاتين معدن باهظ الثمن ونادر، لذا فإن تقليل متطلباته يمكن أن يقلل التكاليف الإجمالية.
ذكر باحثون يابانيون أنه يمكن تحقيق تخفيضات كبيرة في التكلفة عندما يتم تقليل كمية البلاتين اللازمة لإنتاج خلايا وقود الهيدروجين عالية الكفاءة-. في الواقع، يعد الطلب على المعادن النادرة أحد التحديات التي تواجه إبقاء تكلفة استخدام الهيدروجين ضمن نطاق معقول.
يذكر الباحثون أنهم وجدوا مفتاحًا واحدًا لتقليل الكمية المطلوبة من البلاتين في الأقطاب الكهربائية عن طريق إضافة الكافيين. أصبحت هذه الأجهزة أكثر كفاءة وبالتالي أقل تكلفة.
وأظهرت الدراسة أن النشاط التحفيزي لكاثود خلية الوقود يصبح أكثر فعالية عند استخدام كمية معينة من الكافيين.
لاستخدام الهيدروجين في إحدى هذه الوحدات، يخضع الغاز للأكسدة عند الأنود، مما ينتج عنه أيونات الهيدروجين والإلكترونات. تنتقل الأيونات إلى الكاثود، بينما تنتقل الإلكترونات عبر دائرة خارجية، مما يولد الكهرباء. عند الكاثود، تتحد الأيونات والإلكترونات مع الأكسجين، منتجة الماء-عادة على شكل بخار.
بمعنى آخر، الماء له تأثير على أداء خلايا وقود الهيدروجين حيث يتفاعل مع البلاتين، ويشكل طبقة من هيدروكسيد البلاتين (PtOH) على القطب، مما يتداخل مع تحفيز تفاعل اختزال الأكسجين (ORR) ويقلل الكفاءة، كما يقول الباحثون.
ولذلك، يلزم تحميل أعلى من البلاتين (محتوى البلاتين العالي) للحفاظ على الكفاءة داخل الجهاز. نظرًا لأن السعر الحالي للبلاتين أعلى بكثير من 925 دولارًا للأونصة (في وقت كتابة هذا التقرير)، فإن استخدام المزيد من البلاتين يؤدي بسهولة إلى ارتفاع تكاليف تصنيع البلاتين نفسه.
ومع ذلك، اكتشف الباحثون أنه من خلال إضافة الكافيين، يمكن زيادة نشاط ORR في أقطاب البلاتين بمقدار 11 مرة، مما يعزز بشكل كبير كفاءة التفاعل. وهذا يمكن أن يقلل بشكل كبير من كمية البلاتين المطلوبة للتفاعلات الفعالة وخفض تكاليف التصنيع.
