Эффективность катализатора для топливных элементов увеличили почти в 20 раз

Argonne National Laboratory

Сотрудники Технического университета Эйндховена изготовили электрокатализатор, который проявляет активность в 17 раз выше традиционно используемой платины на углеродном носителе. Статья ученых была опубликована в журнале Science.

Сегодня индустрия топливных элементов — источников тока с подающимся извне веществом для реакции — развивается все быстрее. Это обусловлено заинтересованностью стран в создании экологически чистых источников энергии и систем ее хранения. Самый распространенный вид топливного элемента использует реакцию окисления водорода до воды с использованием обычного кислорода из воздуха.

Но сегодня эффективность этой реакции не такая большая, как хотелось бы, поэтому ученые используют для ее ускорения катализаторы. На данный момент чаще всего применяются материалы на основе платины, но они очень дороги в производстве и тоже не позволяют достичь необходимых для массового применения значений эффективности.

Решить эту проблему вызвалась группа исследователей из Технического университета Эйндховена. Они изготовили одномерные нанокристаллы соединения платины с никелем, чтобы одновременно снизить затраты на производство и сохранить активность материала, поскольку никель также способен катализировать реакцию окисления водорода. Форма наночастиц была выбрана из-за необходимости создания большей площади поверхности, ведь сила катализатора напрямую зависит от количества реакционных центров, расположенных на нем.

Проведя испытания своего материала в топливном элементе, ученые обнаружили, что массовая активность (сила тока на массу) катализатора увеличилась в 17 раз по сравнению с платиной на углероде, а удельная активность (сила тока на объем) повысилась в 14 раз. Кроме того, исследователи показали удивительную стабильность катализатора. Он показал незначительный спад активности только после 50 тысяч циклов работы.

Созданный учеными в рамках работы топливный элемент с новым катализатором обеспечивает плотность тока в 1,5 ампера на квадратный сантиметр при напряжении в 0,6 вольт и может стабильно работать в течение не менее 180 часов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.