Viologen-based Oxidation of Carbohydrate Fuels for a New Type of Low-Temperature Fuel Cell

用于新型低温燃料电池的碳水化合物燃料的紫精氧化

基本信息

  • 批准号:
    1034547
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.95万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-08-15 至 2013-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Principal Investigator: Dean R WheelerProposal No: 1034547Intellectual MeritThe proposed research will conduct fundamental studies to enable the development of new type of fuel cell that will operate on carbohydrate fuels, a feedstock previously considered impractical for electrochemical conversion to electricity. The process is based on a newly-investigated class of low-cost organic catalysts known as viologens that can, under the proper conditions, efficiently oxidize carbohydrates (e.g. glucose, xylose) to carbon dioxide at low temperature and generate electrons. Since carbohydrates are obtained by hydrolysis of the cellulosic components of plant biomass, the proposed direct carbohydrate fuel cell (DCFC) has the potential to be a renewable source of portable electrical energy. Development of DCFCs requires overcoming a number of technical barriers and gaining improved understanding of the action of the viologen electrocatalyst. To address these barriers, the proposed research plan will develop strategies to immobilize the viologen catalyst on anode surfaces, elucidate reaction processes, characterize the reaction kinetics and transport phenomena at the anode. Processes associated with the cathode and membrane components of the fuel cell will also be studiedBroader ImpactsSuccessful development of a direct carbohydrate fuel cell will contribute to new technologies for providing future energy needs, particularly in remote regions where biomass is plentiful but electrical power is not. The proposed research activities will provide learning experiences for undergraduate and graduate students, as well as training for future careers in fuel cell and alternative energy technologies. Outreach efforts include introducing K-12 students and teachers to fuel cells and electric vehicle technologies through hands on demo kits.
主要研究者:Dean R WheelerProposal编号:1034547智力价值拟议的研究将进行基础研究,使新型燃料电池的发展,将碳水化合物燃料,以前被认为是不切实际的电化学转化为电力的原料。 该过程基于一种新研究的低成本有机催化剂,称为紫精,在适当的条件下,可以在低温下有效地将碳水化合物(例如葡萄糖,木糖)氧化为二氧化碳并产生电子。 由于碳水化合物是通过水解植物生物质中的纤维素组分获得的,因此所提出的直接碳水化合物燃料电池(DCFC)具有成为便携式电能的可再生来源的潜力。 开发DCFC需要克服许多技术障碍,并对紫精电催化剂的作用有更好的了解。 为了解决这些障碍,拟议的研究计划将制定战略,以使紫精催化剂在阳极表面,阐明反应过程,表征反应动力学和运输现象在阳极。 与燃料电池的阴极和膜组件相关的过程也将被研究。更广泛的影响直接碳水化合物燃料电池的成功开发将有助于提供未来能源需求的新技术,特别是在生物质丰富但电力不足的偏远地区。 拟议的研究活动将为本科生和研究生提供学习经验,并为燃料电池和替代能源技术的未来职业提供培训。 外联工作包括通过实际演示工具包向K-12学生和教师介绍燃料电池和电动汽车技术。

项目成果

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