Разработан долговечный катализатор для водородных топливных элементов
Специалисты Южного федерального университета вместе с коллегами из Сколтеха, Института катализа СО РАН и МГТУ имени Н. Э. Баумана создали катализатор на основе пяти металлов для водородных топливных элементов. По итогам длительных испытаний он в четыре раза превзошел по активности коммерческий аналог, сообщает ТАСС. Об этом пишет портал Самара онлайн 24.
В состав материала входят платина, палладий, медь, никель и кобальт. Наночастицы сплава равномерно распределены по углеродному носителю. Подобные катализаторы необходимы для эффективных низкотемпературных топливных элементов, которые можно использовать в транспортных средствах и на стационарных энергостанциях.
Платина сама по себе дорога, поэтому ее сочетают с более доступными металлами. В результате часть компонентов может остаться в оксидной форме, и требуется термическая обработка. Ученые впервые проследили за нагревом частиц от 300 до 600 градусов: выше 400 градусов структура сплава меняется, поверхность обогащается платиной. Моделирование показало, что при 600 градусах почти 75% атомов платины выходит на поверхность, а палладий смещается внутрь, при этом активная площадь слегка уменьшается из-за укрупнения частиц.
Катализатор, обработанный при 350 градусах, после 10 000 циклов сохранил 78% активности. Для сравнения: коммерческий платиновый образец потерял 40%. Так новый материал оказался активнее в четыре раза.
Эксперименты вместе с расчетами показали, как атомы перемещаются в наночастицах при нагреве. Это делает возможным управлять составом поверхности и создавать долговечные недорогие катализаторы для водородной энергетики. Разработка может применяться в автомобильных топливных элементах, стационарных электростанциях и портативных устройствах; исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
