Но у таких топливных элементов есть недостаток, из-за которого они ограниченно используются на транспортных средствах, — они чрезвычайно чувствительны к углекислому газу в воздухе, который затрудняет газообмен топливного элемента.
Этот недостаток быстро снижает производительность и эффективность топливного элемента до 20%, что делает его неконкурентоспособным. Исследователи уже давно ищут обходной путь для решения этой проблемы с углекислым газом, точнее с его удалением.
Ученые смогли установить, что топливные элементы улавливают почти каждую частицу углекислого газа и отделяют ее. Это не очень хорошо для топливного элемента, но использовав этот встроенный процесс «самоочистки» в отдельном устройстве перед блоком топливных элементов, удалось превратить его в сепаратор углекислого газа.
Этот подход оказался очень эффективным, поскольку удалось улавливать за один проход 99% углекислого газа из воздуха.
Исследователи нашли способ встроить источник питания для электрохимической технологии внутрь разделительной мембраны. С ее помощью удалось избавиться от громоздких компонентов, таких как биполярные пластины, токосъемники или любые электрические провода, типичные для топливных элементов. Тем самым им удалось создать достаточно простое электрохимическое устройство, которое выглядело как обычная фильтрующая мембрана, предназначенная для отделения газов, но с возможностями непрерывно улавливать углекислый газ из воздуха, как это происходит в более сложных электрохимических системах.
Результаты испытаний подтвердили высокую эффективность устройства.
Разработанное устройство можно использовать также и для удаления углекислого газа и в других местах, например, на космических кораблях или подводных лодках, где постоянная фильтрация воздуха имеет решающее значение.