Toyota Mengembangkan Modul Sistem Sel Bahan Bakar Kemasan Untuk Dijual

Toyota Motor Corporation telah mengembangkan produk yang mengemas sistem sel bahan bakar (FC) menjadi modul yang ringkas; perusahaan berencana untuk mulai menjualnya pada musim semi 2021 atau nanti. Modul baru ini akan dengan mudah digunakan oleh perusahaan yang mengembangkan dan membuat produk FC untuk berbagai aplikasi, termasuk mobilitas seperti truk, bus, kereta api dan kapal, serta generator stasioner.

Karena berbagai kebijakan pemanfaatan hidrogen telah diadopsi dalam beberapa tahun terakhir di setiap negara dan wilayah dan banyak perusahaan telah memasuki pasar satu demi satu. Akibatnya, kebutuhan akan teknologi hidrogen dan FC semakin meningkat dalam berbagai aplikasi.

Selain upayanya untuk mempopulerkan FCEV, Toyota akan terus memperkuat inisiatifnya sebagai pemasok sistem FC untuk mempromosikan pemanfaatan hidrogen melalui mempopulerkan produk FC bersama dengan berbagai perusahaan produk FC dengan tujuan mengurangi emisi CO 2 untuk mengurangi pemanasan global dan untuk berkontribusi pada pencapaian netralitas karbon.

Toyota telah mengambil berbagai inisiatif untuk menciptakan masyarakat hidrogen, seperti menjual bus Mirai FCEV dan SORA FCEV, menjual sistem FC ke perusahaan produk FC, serta mengizinkan penggunaan lisensi paten terkait FCEV tanpa royalti. Melalui pengalaman ini, perusahaan telah mengetahui bahwa banyak perusahaan yang terlibat dalam produk FC di berbagai industri mencari sistem FC yang dapat dengan mudah disesuaikan dengan produk mereka sendiri.

Oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan ini, Toyota mengembangkan produk yang mengemas produk terkait sistem FC individu dari Toyota Mirai generasi kedua dengan performa yang ditingkatkan, seperti FC stack, serta komponen yang menangani pasokan udara, pasokan hidrogen, pendinginan, dan daya. kontrol, menjadi satu modul kompak. Modul baru ini tersedia dalam empat model — tipe vertikal (Tipe I) dan tipe horizontal (Tipe II), dengan keluaran terukur antara 60 kW atau 80 kW.

Toyota mengembangkan modul FC menggunakan teknologi yang dikembangkan melalui pengembangan FCEV selama bertahun-tahun, serta pengetahuan dan keahlian yang terakumulasi dalam berbagai lingkungan penggunaan di seluruh dunia dan digunakan di Mirai.

Modul baru ini memiliki rentang tegangan yang lebar (400 hingga 750 V) dan dapat langsung dihubungkan ke instrumen listrik yang ada yang dilengkapi dengan motor, inverter, dan baterai, dll., Berkat konverter penguat FC khusus yang terintegrasi yang menyederhanakan pengembangan dan pembuatan produk FC. Selain itu, modularisasi sistem sangat meningkatkan kenyamanan.

Toyota mengembangkan modul sistem sel bahan bakar kemasan untuk dijual
Contoh skema menghubungkan modul FC ke perangkat eksternal

Keempat model modul dapat digabungkan sesuai dengan aplikasi, secara fleksibel menyesuaikan dengan tingkat keluaran dan jumlah ruang instalasi yang tersedia.

Modularisasi menghilangkan kebutuhan untuk membuat desain untuk menginstal komponen yang berhubungan dengan sistem FC dan untuk menghubungkan komponen individu. Ini juga mengintegrasikan dan mengurangi jumlah lokasi modul harus terhubung ke perangkat, memungkinkan untuk instalasi yang mudah.

Untuk memastikan keamanan yang terkait dengan penggunaan hidrogen dan tegangan tinggi, langkah-langkah penanggulangan yang dikembangkan selama pengembangan kendaraan berlistrik seperti FCEV dan HEV diimplementasikan.

Artikel lain yang mungkin anda suka : Rental mobil lepas kunci Bali.

Langkah-langkah ini didasarkan pada pendekatan dasar untuk memastikan bahwa hidrogen tidak bocor dan, jika terjadi kebocoran, memastikan deteksi dan penghentian segera. Modul ini dirancang untuk bekerja dalam berbagai lingkungan operasi, memastikan operasi sistem pada suhu rendah atau tinggi, pada ketinggian yang lebih tinggi dengan tingkat oksigen lebih rendah, dan dalam aplikasi yang melibatkan getaran.

Saat perusahaan produk FC memutuskan untuk menggunakan modul ini, mereka memiliki opsi untuk meminta dukungan dari teknisi yang sangat berpengalaman dalam menentukan tata letak dan desain yang optimal sesuai dengan penghematan bahan bakar, durasi penggunaan, dan biaya pengoperasian, dll.

Memanfaatkan karakteristik sistem Toyota FC yang ringkas, yang menghilangkan humidifier dengan mengedarkan air yang dihasilkan selama pembangkit listrik di dalam tumpukan FC, modul baru ini telah mencapai kepadatan keluaran tingkat atas kelas dunia per unit volume.

Persyaratan pemeliharaan modul baru ini sederhana dan jarang, membantu mengurangi total biaya, mulai dari pengadaan dan penggunaan hingga pembuangan.

Peneliti Mengusulkan Standar Pengujian Untuk Fotokatalis Partikulat Dalam Produksi Bahan Bakar Surya

Pemanfaatan energi surya terbarukan sangat penting untuk mengatasi masalah energi dan lingkungan global serta mencapai pembangunan berkelanjutan. Dalam hal ini, pemisahan air fotokatalitik telah menarik minat yang signifikan sebagai cara hemat biaya untuk mengubah energi matahari berkelanjutan menjadi bahan kimia yang berharga.

Namun, karena efisiensi sensitif terhadap kondisi reaksi dan pengaturan eksperimental, sulit untuk membandingkan hasil yang diperoleh oleh kelompok penelitian yang berbeda atau memberikan panduan yang dapat diandalkan untuk implementasi skala besar.

Karena kurangnya standar pengujian, sulit untuk membandingkan hasil yang diperoleh oleh kelompok penelitian yang berbeda atau memberikan panduan yang dapat diandalkan untuk implementasi skala besar.

fotokatalist partikulat bahan bakar surya

Tim peneliti yang dipimpin oleh Prof. LI Can dan Prof. LI Rengui dari Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dari Chinese Academy of Sciences (CAS), bekerja sama dengan Prof. Kazunari Domen dari The University of Tokyo, Prof. Lianzhou Wang dari The University of Queensland, Prof Kazuhiro Sayama dari National Institution of Advanced Industrial Science and Technology, dan Prof Gang Liu dari Institute of Metal Research, CAS, kini telah memprakarsai pembentukan akreditasi efisiensi internasional dan protokol pengujian untuk partikulat. fotokatalis terhadap produksi bahan bakar surya.

Akreditasi efisiensi dan protokol pengujian untuk fotokatalis partikulat terhadap produksi bahan bakar surya. Kredit: DICP

Pemisahan air fotokatalitik telah menarik minat yang besar sebagai cara untuk mengubah energi matahari berkelanjutan yang hemat biaya menjadi bahan kimia yang berharga. Namun, ketiadaan metode pengukuran efisiensi resmi mengakibatkan akumulasi data yang tidak dapat diverifikasi dan seringkali menyesatkan, menyia-nyiakan investasi dan sumber daya komunitas penelitian dan menghambat kemajuan di bidang penelitian. Di sini, protokol pengujian untuk pelaporan efisiensi yang andal dari pemisahan air secara keseluruhan fotokatalitik dibahas berdasarkan fotokatalis partikulat.

Sumber kesalahan dan protokol pelaporan standar untuk laju evolusi hidrogen, kalibrasi sumber cahaya, dan efisiensi solar-to-hydrogen (STH) telah ditinjau kembali dan direkomendasikan. Pembentukan laboratorium riset akreditasi diusulkan untuk sertifikasi efisiensi menuju peluncuran figur merit, grafik “efisiensi fotokatalis riset terbaik”.

Inisiatif ini akan memberikan platform penting untuk menetapkan protokol pengujian standar dalam pemisahan air fotokatalitik dan mempercepat peningkatan efisiensi konversi STH menuju aplikasi praktis.

—Wang dkk.

Perspektif mereka, yang diterbitkan di Joule , diharapkan dapat menjadi panduan yang berguna untuk mengembangkan standar pengujian yang diakui dengan baik dan untuk lebih mempromosikan kemajuan penelitian di bidang konversi energi surya fotokatalitik.

Artikel lain yang mungkin anda suka : Rental mobil Jakarta lepas kunci.

Para peneliti membahas protokol untuk penentuan yang andal dari efisiensi keseluruhan reaksi pemisahan air fotokatalitik berdasarkan fotokatalis partikulat.

Mereka juga mengusulkan untuk mendirikan laboratorium penelitian akreditasi untuk sertifikasi efisiensi menuju peluncuran figur prestasi — bagan “efisiensi fotokatalis penelitian terbaik”.

Inisiatif ini akan menyediakan platform penting untuk menetapkan protokol pengujian standar pemisahan air fotokatalitik dan untuk meningkatkan efisiensi konversi matahari-ke-hidrogen dalam aplikasi praktis.

Pekerjaan ini didukung oleh National Natural Science Foundation of China.

Sumber :

  • Zhiliang Wang, Takashi Hisatomi, Rengui Li, Kazuhiro Sayama, Gang Liu, Kazunari Domen, Can Li, Lianzhou Wang (2021) “Protokol Akreditasi dan Pengujian Efisiensi untuk Fotokatalis Partikulat menuju Produksi Bahan Bakar Surya” Joule doi: 10.1016 / j.joule.2021.01 0,001

Penyetelan Permukaan Elektroda Untuk Mengoptimalkan Produksi Bahan Bakar Surya

Para ilmuwan telah menunjukkan bahwa memodifikasi lapisan atom paling atas di permukaan elektroda dapat berdampak luar biasa pada aktivitas pemisahan air matahari. Seperti dilaporkan di Nature Energy , elektroda bismuth vanadate (BiVO 4 ) dengan lebih banyak bismut di permukaan (relatif terhadap vanadium) menghasilkan arus listrik dalam jumlah yang lebih tinggi saat mereka menyerap energi dari sinar matahari. Arus foto ini mendorong reaksi kimia yang memisahkan air menjadi oksigen dan hidrogen.

Pemutusan permukaan memodifikasi energetika antarmuka sistem, atau bagaimana lapisan atas berinteraksi dengan massal. Permukaan berujung bismut menunjukkan arus foto yang 50% lebih tinggi dari permukaan berujung vanadium.

—Cara penulis yang sesuai Mingzhao Liu, Brookhaven National Laboratory

Mempelajari efek modifikasi permukaan dengan pemahaman tingkat atom tentang asal-usulnya sangat menantang, dan memerlukan penyelidikan eksperimental dan teoretis yang terintegrasi erat.

— Penulis koresponden Giulia Galli, Universitas Chicago dan Laboratorium Nasional Argonne

Hal ini juga membutuhkan persiapan sampel berkualitas tinggi dengan permukaan yang terdefinisi dengan baik dan metode untuk menyelidiki permukaan secara independen dari massal.

— Penulis koresponden Kyoung-Shin Choi, University of Wisconsin-Madison

Choi dan Galli, pemimpin eksperimental dan teoritis di bidang bahan bakar surya, telah berkolaborasi selama beberapa tahun untuk merancang dan mengoptimalkan fotoelektroda untuk menghasilkan bahan bakar surya. Baru-baru ini, mereka mulai merancang strategi untuk menerangi efek komposisi permukaan elektroda, dan, sebagai pengguna Center for Functional Nanomaterials (CFN), Kantor Fasilitas Pengguna Sains Departemen Energi AS (DOE) di Brookhaven National Laboratory, mereka bekerja sama dengan Liu.

Kombinasi keahlian dari Grup Choi di bidang fotolistokimia, Grup Galli dalam teori dan komputasi, dan CFN dalam sintesis dan karakterisasi material sangat penting untuk keberhasilan studi.

—Mingzhao Liu

Bismuth vanadate adalah bahan elektroda yang menjanjikan untuk pemisahan air tenaga surya karena sangat menyerap sinar matahari di berbagai panjang gelombang dan tetap relatif stabil di dalam air. Selama beberapa tahun terakhir, Liu telah menyempurnakan metode untuk menumbuhkan film tipis kristal tunggal secara tepat dari bahan ini. Pulsa laser berenergi tinggi menghantam permukaan vanadat bismut polikristalin di dalam ruang vakum. Panas dari laser menyebabkan atom menguap dan mendarat di permukaan bahan dasar (substrat) membentuk lapisan tipis.

Saat tumbuh, bismut vanadate memiliki rasio hampir satu banding satu dari bismut ke vanadium di permukaan, dengan sedikit lebih banyak vanadium. Untuk membuat permukaan yang kaya bismut, para ilmuwan menempatkan satu sampel dalam larutan natrium hidroksida, basa kuat.

Atom vanadium memiliki kecenderungan tinggi untuk dilepaskan dari permukaan oleh larutan basa ini. Kami mengoptimalkan konsentrasi basa dan waktu pencelupan sampel untuk menghilangkan hanya atom vanadium permukaan.

—Penulis pertama Dongho Lee, peneliti pascasarjana yang bekerja dengan Choi

Untuk memastikan bahwa perlakuan kimia ini mengubah komposisi lapisan permukaan atas, para ilmuwan beralih ke spektroskopi hamburan ion berenergi rendah (LEIS) dan scanning tunneling microscopy (STM) di CFN.

Dalam LEIS, atom bermuatan listrik dengan energi rendah — dalam hal ini, helium — diarahkan ke sampel. Ketika ion helium mencapai permukaan sampel, mereka menjadi tersebar dalam pola karakteristik tergantung pada atom mana yang ada di bagian paling atas. Menurut analisis LEIS tim, permukaan yang dirawat mengandung hampir seluruhnya bismut, dengan rasio 80 banding 20 bismut ke vanadium.

Dalam STM, ujung penghantar listrik dipindai sangat dekat dengan permukaan sampel sementara arus terowongan yang mengalir antara ujung dan sampel diukur. Dengan menggabungkan pengukuran ini, para ilmuwan dapat memetakan kerapatan elektron — bagaimana elektron diatur dalam ruang — atom permukaan. Membandingkan gambar STM sebelum dan sesudah perawatan, tim menemukan perbedaan yang jelas dalam pola pengaturan atom yang sesuai dengan permukaan kaya vanadium dan bismut.

Menggabungkan STM dan LEIS memungkinkan kami untuk mengidentifikasi struktur atom dan elemen kimia pada lapisan permukaan paling atas dari bahan fotoelektroda ini. Eksperimen ini mendemonstrasikan kekuatan sistem ini untuk mengeksplorasi hubungan struktur-properti yang didominasi permukaan dalam aplikasi penelitian fundamental. rekan penulis Xiao Tong, staf ilmuwan di CFN Interface Science and Catalysis Group

Gambar STM yang disimulasikan berdasarkan model struktur permukaan yang diturunkan dari kalkulasi prinsip pertama (yang didasarkan pada hukum dasar fisika) sangat cocok dengan hasil eksperimen.

Setelah membuktikan bahwa perlakuan kimia berhasil mengubah lapisan pertama atom, tim membandingkan perilaku elektrokimia yang diinduksi cahaya dari sampel yang diberi perlakuan dan yang tidak diberi perlakuan.

Hasil eksperimental dan komputasi kami menunjukkan bahwa permukaan yang kaya bismut menghasilkan energi permukaan yang lebih disukai dan meningkatkan sifat fotoelektrokimia untuk pemisahan air. Selain itu, permukaan ini mendorong photovoltage ke nilai yang lebih tinggi.

Kyoung-Shin Choi

Seringkali, partikel cahaya (foton) tidak memberikan energi yang cukup untuk pemisahan air, sehingga tegangan eksternal diperlukan untuk membantu proses kimiawi. Dari perspektif efisiensi energi, Anda ingin menggunakan listrik tambahan sesedikit mungkin.

Ketika bismuth vanadate menyerap cahaya, ia menghasilkan elektron dan kekosongan elektron yang disebut lubang. Kedua pembawa muatan ini perlu memiliki energi yang cukup untuk melakukan kimia yang diperlukan untuk reaksi pemisahan air: lubang untuk mengoksidasi air menjadi gas oksigen, dan elektron untuk mereduksi air menjadi gas hidrogen. Sementara lubang memiliki energi lebih dari cukup, elektron tidak. Apa yang kami temukan adalah bahwa permukaan yang diakhiri dengan bismut mengangkat elektron ke energi yang lebih tinggi, membuat reaksi lebih mudah.

—Mingzhao Liu

Karena lubang dapat dengan mudah bergabung kembali dengan elektron alih-alih ditransfer ke air, tim melakukan eksperimen tambahan untuk memahami efek langsung penghentian permukaan pada sifat fotoelektrokimia.

Artikel lain yang mungkin anda suka : Rental mobil lepas kunci Jakarta.

Mereka mengukur arus foto kedua sampel untuk oksidasi sulfit. Sulfit, senyawa belerang dan oksigen, adalah pemulung lubang, artinya ia dengan cepat menerima lubang sebelum sempat bergabung kembali dengan elektron. Dalam eksperimen ini, permukaan yang diakhiri dengan bismut juga meningkatkan jumlah arus foto yang dihasilkan.

Permukaan elektroda harus melakukan kimia ini secepat mungkin. Selanjutnya, kita akan mengeksplorasi bagaimana ko-katalis yang diterapkan di atas permukaan yang kaya bismut dapat membantu mempercepat pengiriman lubang ke air.

—Mingzhao Liu

Pekerjaan oleh Choi dan Galli didukung oleh National Science Foundation dan menggunakan sumber daya komputasi dari Research Computing Center Universitas Chicago. Pekerjaan di CFN didukung oleh DOE Office of Science dan dilaksanakan di Fasilitas Sintesis dan Karakterisasi Bahan dan Proksimal Probes.

Sumber daya

  • Lee, D., Wang, W., Zhou, C. dkk . (2021) “Dampak komposisi permukaan pada energetika antarmuka dan sifat fotoelektrokimia BiVO 4. ” Nat Energy doi: 10.1038 / s41560-021-00777-x
Buka Diskusi
💬 Jangan sungkan untuk bertanya ya kak?
Hello kak, Ada yang bisa kami bantu tentang bahan bakar surya ini?
Deny Siregar
Aty Maulani