Альтернатива катализатору из чистой платины обещает прорыв в технологии топливных элементов

Автор: kolinos | Рубрика: Другие источники энергии

Несмотря на то, что топливные элементы имеют весомые преимущества с точки зрения воздействия на окружающую среду, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, все же до настоящего времени они не нашли широкого применения из-за низкой производительности. А большие затраты на производство топливных элементов обусловлены использованием в них драгоценного металла – платины. Но теперь ученые из Университета Брауна разработали уникальный катализатор, включающий в себя ядро и оболочку из наночастиц, которые используют гораздо меньше платины. Этот катализатор имеет большую производительность и продолжительность функционирования, чем сегодняшние катализаторы из чистой платины.

Реакции восстановления кислорода, которая происходит на катоде топливного элемента, производит в качестве единственного отхода воду, но именно на катоде теряется до 40 процентов производительности топливного элемента. А платина, на которой остановили свой выбор ученые, не только является дорогостоящим материалом, но и под действием химической реакции со временем разрушается. Конструкция ядро-оболочка из наночастиц призвана решить обе эти проблемы.

Из палладия (Pd) команда ученых создала ядро толщиной в пять нанометров и облекла его в оболочку, состоящую из сплава железа и платины (FePt) в соотношении 7 к 3 (т.е. в сплаве содержится всего 30 процентов платины). Весь фокус состоял с том, чтобы оболочка могла сохранять свою форму и имела в своем составе меньшее количество платины для эффективного осуществления реакции.

После ряда лабораторных испытаний выяснилось, что новый катализатор генерирует в 12 раз больше тока, чем существующие катализаторы того же веса. Кроме того, на протяжении 10 000 циклов выработка оставалась практически неизменной – это по крайней мере в 10 раз больше, чем у действующих моделей катализаторов, которые начинают разрушаться уже после 1000 циклов. Также в ходе экспериментов ученые выяснили, что оболочка толщиной в один нанометр наиболее эффективна.

Следующим этапом в развитии этой технологии изготовления катализатора является запуск в массовое производство, что, по мнению ученых, вполне осуществимо.

В настоящее время ученые университета занимаются изучением свойств палладия в отношении увеличения каталитической способности сплава железа-платины, а также поиском химически более активного металла в качестве ядра.

Поделиться в соц. сетях