Logo
Cover

Специалисты Гонконгского университета науки и технологии сделали новый шаг к долговечной и коммерчески выгодной водородной энергии. Они разработали водородный топливный элемент, который не только показал рекордную эффективность и срок службы, но и для работы ему нужно в 5 раз меньше платины в качестве катализатора. То есть он может быть в разы дешевле. При это его каталитическая активность (выход энергии за единицу времени) в 3,7 раза выше, чем у топливных элементов с полностью платиновым катализатором.

Водородные топливные элементы — многообещающий вид чистой энергии, по крайней мере, с точки зрения защиты окружающей среды: водород и кислород превращаются в электричество без вредных отходов. Однако несмотря на годы исследований до широкого коммерческого применения еще далеко. Дело в том, что выработка энергии таким способом во многом зависит от катализаторов, которые по большей части изготавливаются из дорогой и редкой платины, пишет EurekAlert.

Ученые давно пытаются разработать альтернативу платиновым катализаторам, заменив этот металл на что-нибудь менее дорогое, но такие материалы оказывались либо неэффективными, либо слишком недолговечными. Однако команда инженеров под руководством профессора Шао Миньхуа нашла новую формулу, снижающую потребность в платине на 80%, а также увеличивающую срок службы элемента до рекордных пределов.

Несмотря на низкое содержание платины новый гибридный катализатор сохраняет активность на уровне 97% после 100 тысяч циклов теста с повышенными нагрузками. Для сравнения: эффективность обычного платинового катализатора падает после 300 000 циклов на 50%.

Одна из причин высокой производительности в том, что новый катализатор имеет три различных активных участка реакции вместо одного. Благодаря диспергированной до уровня атомов платине, атомам железа и наночастицам платины-железа новая смесь ускоряет время реакции и активирует катализ в 3,7 раза больше, чем платина. Теоретически, чем выше каталитическая активность, тем больше выход энергии.

Не так давно команда ученых из разных стран нашла способ полностью заменить платиновый катализатор недорогими материалами — железом, углеродом и азотом. Благодаря инновационному методу распределения атомов железа реакция в топливном элементе происходит активнее.