Розроблено стійкий каталізатор для паливних елементів

Одним з важливих проблем, що перешкоджають впровадженню водневих паливних елементів в автомобілебудування, є їх висока вартість. А вона залежить від вартості застосовуваного в них каталізатора — без нього реакція з’єднання водню з киснем при кімнатній температурі не йде.

Сергій Сисоєв

У складах каталізатора традиційно використовується платина — метал, не самий рідкісний на Землі, але дуже дорогий. Спроби замінити її чимось простіше вже багато років впираються в те, що сплавні каталізатори, які складаються з кількох речовин, недовговічні. Опинившись в паливному елементі вони швидко деградують, втрачаючи ефективність.

Дослідники з Університету Брауна розробили новий сплавный каталізатор, який знижує використання платини, так і добре витримує випробування на паливних елементах. Як показали випробування, підсумки яких описані в журналі Joule, каталізатор, виготовлений з наночастинок із сплаву платини з кобальтом, досить реактивен і при цьому довговічний.

Винайдений вченими матеріал являє собою гранули нанометрового розміру. Зовнішній шар кожної гранули складається з чистої платини. Під ним йдуть чергуються шари платини і кобальту атомарної товщини.

Одержаний «пиріг», незважаючи на мікроскопічні розміри своїх гранул цілком продуктивний.

Тестування показало, що каталізатор перевершує цілі, встановлені Міністерством енергетики США як для початкової активності, так і для довговічності. Міністерство запропонувало дослідникам розробити каталізатор з початковою активністю 0,44 ампер на міліграм платини до 2020 року та активністю щонайменше 0,26 ампер на міліграм після 30 000 циклів напруги (приблизно еквівалентна п’ятирічному використання в паливному елементі). Випробування нового каталізатора показало, що він мав початкову активність 0,56 ампер на міліграм і активність після 30 000 циклів 0,45 ампер.

«Довговічність сплавних каталізаторів є великою проблемою», — говорить Джунруи, аспірант з хімії у Брауна і провідний автор дослідження. «Було показано, що сплави спочатку краще, ніж чиста платина, але в умовах всередині паливного елемента недрагоценная металева частина каталізатора окислюється і вимивається дуже швидко».

З подробицями можна ознайомитися в статті, опублікованій в Joule.

Источник