Logo
Cover

Топливные элементы преобразуют водород в электричество, выбрасывая в окружающую среду только водяной пар. Однако их распространению мешает отчасти высокая стоимость одного из главных компонентов — катализатора, который изготавливают из платины. Международная команда ученых нашла способ заменить дорогой и редкий металл железом.

Ученые разработали катализатор, состоящий только из железа, углерода и азота — недорогих и доступных материалов — и показали, что его можно использовать в топливных элементах, работающих с большой мощностью. Результаты опубликованы в журнале Nature Catalysis, пишет Science Daily.

«Сегодня около 60% стоимости одного топливного элемента составляет платина для катализатора, — сказал профессор Энтону Кусернак из Имперского колледжа Лондона, руководитель группы. — Для того чтобы топливные элементы стали реальной альтернативой транспорту на ископаемом топливе, например, нужно снизить эту стоимость».

Инновация его команды заключалась в том, чтобы создать катализатор с распределенным в углеродной матрице отдельными атомами железа. Одноатомное железо обладает другими химическими свойствами, чем железо в объеме: когда все атомы собраны вместе, железо становится более реактивным.

Таким образом, реакция в топливном элементе происходит активнее, и железо становится хорошей заменой платины. В лабораторных испытаниях ученые продемонстрировали, что одноатомный железный катализатор обладает такой же производительностью, как и платиновый.

Этот же процесс можно приспособить для других катализаторов, например, для химической реакции с использованием атмосферного кислорода вместо дорогих химических окислителей, или в очистке сточных вод с помощью воздуха.

Одна из главных трудностей в разработке гиперзвуковых самолетов — решение проблемы тепла, накапливающегося во время полета со скоростью в пять раз больше скорости звука. Австралийские ученые напечатали на 3D-принтере катализаторы, обладающие высоким потенциалом управления тепловым режимом.