Polttokennoja on pitkään pidetty lupaavana teholähteenä, mutta useimmat kehitetyt ratkaisut ovat liian kalliita, tehottomia tai molempia. Uudessa biologian innoittamassa lähestymistavassa Wisconsin-Madisonin yliopiston tutkijaryhmä on suunnitellut polttokennoa halvempien materiaalien ja elektronit ja protonit kuljettavan orgaanisen yhdisteen avulla.
Tällä hetkellä markkinoiden paras polttokennojen tarvitsema katalysaattori on kallis platina. Tutkimusta johtanut UW-Madisonin kemian professori Shannon Stahl yhteistyössä professori Thatcher Rootin kanssa toteaa, että vähemmän kalliita metalleja voidaan käyttää katalysaattoreina nykyisissä polttokennoissa, mutta vain jos niitä käytetään suuria määriä.
- Ongelmana on, että kun sijoitat liikaa katalyyttiä elektrodiin, materiaali muuttuu vähemmän tehokkaaksi, mikä johtaa energiatehokkuuden menetykseen.
Tutkijoiden ratkaisu oli pakata edullisempi koboltti reaktorin läheisyyteen, jossa suurempi määrä materiaalia ei häiritse reaktorin suorituskykyä. Sitten he loivat strategian siirrellä elektroneita ja protoneita edestakaisin reaktorin ja polttokennon välillä.
Oikea kuljetusväline tähän tarkoitukseen osoittautui orgaaniseksi yhdisteeksi, eli kinoniksi, joka voi kuljettaa kahta elektronia ja protonia kerrallaan. Ryhmän suunnitelmassa kinoni ottaa nämä hiukkaset polttokennoelektrodilla ja kuljettaa ne läheiseen reaktoriin, joka on täynnä edullista kobolttikatalyyttiä ja palaa sitten polttokennoon, jossa se ottaa mukaan lisää kuljetettavia.
Monet kinonit hajoavat terva-aineiksi vain muutaman kierroksen jälkeen. Stahlin laboratorio loi kuitenkin erittäin stabiilin kinonijohdoksen. Sen rakennetta muuttamalla onnistuttiin hidastamaan huomattavasti kinonin heikkenemistä. Tutkijoiden kokoamat yhdisteet kestävät jopa 5000 tuntia. Elinajan kasvu on yli satakertainen verrattuna aiempiin kinonirakenteisiin.
- Vaikka tämä ei olekaan lopullinen ratkaisu, konseptimme tuo esiin uuden lähestymistavan, jolla ratkaistaan tämän alan ongelmia. Uuden mallin energiatuotanto on noin 20 prosenttia nykyisistä markkinoilla olevista polttokennoista. Toisaalta järjestelmä on noin sata kertaa tehokkaampi kuin biopolttoainekennot, jotka käyttävät orgaanisia kuljetuksia, sanoo Stahl.
Seuraava askel Stahlilla ja hänen tiimillään on kiihdyttää kinonivälittäjien suorituskykyä. Tämä parannus mahdollistaisi heidän suunnitelman vastaavan tavanomaisten polttokennojen suorituskykyä, mutta alhaisemmalla hinnalla.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 10.10.2018
Autoteollisuus on siirtymässä yhä monimutkaisempiin ohjelmistopohjaisiin järjestelmiin, joissa virheetön ohjelmisto on elintärkeää turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Ohjelmiston laatu ja luotettavuus eivät ole enää vain valinnaisia ominaisuuksia, vaan kriittisiä vaatimuksia erityisesti autonomisessa ajamisessa, kehittyneissä kuljettajaa avustavissa järjestelmissä (ADAS) ja yhdistetyissä ajoneuvojärjestelmissä.
Kestävä digitaalinen infrastruktuuri on kriittinen, jotta tietoliikenneverkot voidaan tehokkaasti valjastaa tekoälyinnovaatioiden ja pilvipohjaisten palveluiden tarpeisiin. Tekoälyyn liittyvien datarikkaiden sovellusten lisääntyvä kysyntä edellyttää tietoliikenneverkkoa, joka kykenee käsittelemään suuria tietomääriä alhaisella viiveellä, kirjoittaa Orange Businessin kumppaniratkaisuista vastaava Carl Hansson.
Euroopan unioni ottaa merkittävän askeleen avaruusteknologian kehittämisessä allekirjoittamalla sopimuksen uuden IRIS²-satelliittijärjestelmän toteuttamisesta. Tämä 290 satelliitin verkko on suunniteltu vahvistamaan Euroopan itsenäisyyttä ja turvallista yhteydenpitoa.
Jotta voidaan vastata uuden teknologian vaatimuksiin ja pitää järjestelmät toimimassa ”kellon tavoin”, on aika harkita ajoitusratkaisuja uudelleen. Tässä kaksiosaisessa "Precision Timing" -artikkelissa opit, miksi mikroelektromekaanisiin järjestelmiin eli MEMS-komponentteihin perustuvat piiajoituslaitteet päihittävät kvartsin elektroniikkasuunnittelun uudella aikakaudella. 
Matalatehoisten langattomien ratkaisujen asiantuntija Nordic Semiconductor ja eSIM-ratkaisuja kehittävä Kigen ovat julkistaneet yhteistyön, joka sujuvoittaa massiivisten IoT-verkkojen käyttöönottoa. Yhdessä he esittelevät CES 2025 -messuilla ratkaisun, joka yhdistää Nordic Semiconductorin nRF9151-moduulin ja Kigenin SGP.32 IoT eSIM-teknologian sekä laitteiden hallinta-alustan.
