Новые материалы для водородной энергетики создали в России

© Depositphotos / aa-wВодородная энергетика

Новые материалы для водородной энергетики создали в России

Значительно повысить характеристики водородно-воздушных топливных элементов помогут результаты ученых Южного федерального университета (ЮФУ), разработавших новый подход к синтезу электрокатализаторов. По словам авторов, повышение активности и стабильности катализаторов серьезно улучшит энергоэффективность и время работы электромобилей, беспилотников и другой техники на водородном топливе. Статья опубликована в журнале International Journal of Hydrogen Energy.

Электрокатализаторы – важнейшие компоненты современных водородно-воздушных топливных элементов, активно внедряемых в авиационную, автомобильную и другую подвижную технику. Как объяснили ученые ЮФУ, эти материалы состоят из сотен миллиардов металлических наночастиц, закрепленных на поверхности частиц углерода.

Наиболее перспективный тип катализаторов – биметаллические системы на основе платины, сообщили исследователи. Развитие технологий их получения позволит производить низкотемпературные водородно-воздушные топливные элементы, отличающиеся высокой энергоемкостью и мощностью, ​экологичностью, а также отсутствием шума и вибрации при работе.

Новые материалы для водородной энергетики создали в России

Ученые нашли способ продлить срок службы водородных топливных элементов

Внутри ​топливных элементов на поверхности частиц платины происходят реакции окисления водорода и восстановления кислорода, обеспечивающие выработку электроэнергии. От эффективности катализатора зависит какое количество водорода и кислорода вступает в реакцию за единицу времени и, соответственно, какими будут мощностно-энергетические характеристики всего топливного элемента.

Существующие методы производства катализаторов, по словам ученых, далеки от оптимальных: размер и равномерность распределения металлических наночастиц не удается контролировать с необходимой точностью, отчего сильно страдает качество. Исследователи ЮФУ нашли новый подход к решению этой задачи, который, по их словам, позволит в несколько раз повысить эффективность и стабильность ​новых каталитических систем по сравнению с используемыми в настоящее время платиноуглеродными материалами.

"Идея в том, чтобы вместо одновременного осаждения платины и дополнительного металла – в нашем случае меди – сначала ​равномерно разместить на углероде часть платины, а лишь затем совместно осаждать атомы меди и платины. В такой ситуации первые ультрамелкие наночастицы платины служат центрами, на которых затем формируются каталитически активные биметаллические частицы. Благодаря влиянию второго компонента и равномерному распределению ​по поверхности углеродного носителя такие наночастицы будут иметь большую площадь поверхности и более высокую активность в электрохимических реакциях", – рассказал профессор химического факультета ЮФУ Владимир Гутерман.

Специалисты университета синтезировали новым методом катализаторы, значительно превосходящие коммерческие аналоги. По результатам лабораторных испытаний у лучшего из полученных образцов активность в реакции электровосстановления кислорода оказалась выше в четыре раза, чем у рыночного аналога, сообщили авторы работы. При этом стабильность, определяющая срок службы катализаторов, оказалась выше в шесть-восемь раз.

«Вместо одновременной сборки биметаллических наночастиц из атомов разных металлов мы «строим» их в несколько последовательных шагов. Это позволяет точнее управлять микроструктурой материала, варьируя условия монтажа частиц на каждом из шагов», – отметил Владимир Гутерман.

Новые материалы для водородной энергетики создали в России

В России придумали новый тип накопителей водородного топлива

Для производства новых катализаторов ученые применяли методы жидкофазного синтеза. Работа является частью широкой программы исследований в области разработки новых электрокатализаторов, которые проводятся в лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» ЮФУ.

Индустриальным партнером проекта выступает компания ООО «Прометей-РД». В дальнейшем научный коллектив намерен совершенствовать предложенный метод, подготовив технологию для масштабного промышленного применения.

Источник: ria.ru

Оставить комментарий

Ваш емайл не будет опубликован.

один × два =