Созданы более эффективные водородные топливные ячейки
На водородные топливные элементы подобные тем, что устанавливаются в некоторые «зелёные» автомобили, возлагаются серьёзные надежды, но чтобы они стали явью, нужно повысить их эффективность и снизить стоимость. Возможно, учёным из Университета Центральной Флориды (США) удалось найти возможность и волков накормить, и овец сберечь.
На водородные топливные элементы подобные тем, что устанавливаются в некоторые «зелёные» автомобили, возлагаются серьёзные надежды, но чтобы они стали полноправной явью, нужно значительно повысить их эффективность и снизить стоимость. Возможно, исследовательская группа из Университета Центральной Флориды (США) сумела найти возможность и волков накормить, и овец сберечь.
Большинство водородных топливных элементов используют в качестве катализатора дорогой благородный металл — платину. Есть всего несколько альтернативных вариантов, способных и хорошо работать, и выдерживать высокую кислотность среды внутри рабочего объема топливного элемента, в котором энергия химической реакции водорода конвертируется в электрическую. Лишь четыре элемента не поддаются коррозии в таких условиях — это платина (Pt), иридий (Ir), золото (Au) и палладий (Pd). Первые два очень редки и дороги (особенно иридий), что делает их совершенно бесполезными для массового производства. Другие, как всегда полагали, не так эффективны в качестве катализаторов водородных топливных ячеек.
Учёные из Университета Центральной Флориды под руководством Сергея Столбова сконцентрировали свои усилия как раз на золоте и палладии, стараясь сделать их более подходящими для соответствующего применения. Результатом стало создание слоевой сэндвич-подобной структуры, состоящей из более распространённых элементов — золота, палладия и др.
Сергей Столбов, Университет Центральной Флориды (США). (Фото University of Central Florida.)
Внешний моноатомный слой (верх «сэндвича») — это палладий или золото. Ниже идёт слой, работающий на повышение скорости энергетической конверсии, а также выступающий в качестве защиты катализатора от кислотного окружения. Эти два слоя покоятся на основании из недорогого субстрата — вольфрама (W), который также добавляет стабильности всему катализатору. В качестве слоя номер два используются рутений (Ru) или железо (Fe) для золота и палладия, соответственно. Получилось, правда, не совсем равноценно, и триумвират Pd, Fe и W выглядит намного дешевле, чем Au, Ru и W.
Результаты работы представлены в Journal of Physical Chemistry Letters.
Создав слоистую структуру катализатора, учёным удалось повысить эффективность энергетической конверсии, а также существенно снизить цену конечного продукта за счёт отказа от наиболее дорогих и редких металлов. Группа г-на Столбова уже тесно сотрудничает с Министерством энергетики США, чтобы понять, насколько воспроизводимы полученные результаты и имеет ли подобная реализация потенциал для промышленного производства.
Подготовлено по материалам Университета Центральной Флориды.
источник: science.compulenta.ru
