Новый катализатор сулит удешевление топливных элементов

Новые частицы могут собираться в группы, создавая очень разветвлённую структуру (фото Sandia National Laboratory).

Биметаллические нанодендриты оказались в 2,5-5 раз эффективнее нынешних коммерческих катализаторов. О важном достижении сообщил Юнань Ся (Younan Xia) из университета Вашингтона в Сент-Луисе (Washington University in St. Louis), получивший новый материал вместе с коллегами по университету, а также специалистами из Национальной лаборатории Брукхэвен (Brookhaven National Laboratory).

Последовательная обработка соединений палладия и платины L-аскорбиновой кислотой в водном растворе позволила учёным получить удивительные структуры: на 9-нанометровом зерне из палладия вырастали ветви из платины протяжённостью до 7 нанометров.

Огромное количество таких нанодендритов, как выяснилось в ходе серии тестов, является великолепным катализатором реакции восстановления кислорода в топливных элементах, определяющими силу тока, которую можно получить от установки.

Биметаллические дендриты под микроскопом (фото Younan Xia).

В сравнении с просто платиной той же массы новый состав показал 2,5-кратное усиление реакции, а в сравнении с рядом других катализаторов, применяющихся в современных топливных элементах, — в пять раз. И это при комнатной температуре. А при 60 градусах Цельсия разница с платиной доходила до четырёхкратной.

Потенциально это открытие может привести к 4-5-кратному сокращению массы драгметаллов в одной такой установке без ущерба для мощности, а значит — к солидному снижению её цены, поскольку именно катализаторы являются причиной дороговизны топливных элементов.

«Есть два способа сделать более эффективный катализатор, — говорит Ся. — Одним из них является контроль за размером частиц. Чем он меньше, тем больше удельная поверхность на единицу массы. Другой состоит в том, чтобы изменить расположение атомов на поверхности. Мы воспользовались сразу обоими.»

(Детали технологии раскрывает статья авторов открытия в Science.)

Сейчас Ся и его коллеги изучают возможность добавления других благородных металлов, таких как золото, к своим биметаллическим катализаторам, что делает их триметаллическими. Золото помогает окислять монооксид углерода, что даёт возможность катализатору противостоять отравлению CO. «Золото должно сделать катализаторы более стабильными, прочными и надёжными», — говорит Ся.

Читайте также о новой форме мезопористого кремния и самом маленьком топливном элементе.



Американцы построили самый маленький топливный элемент

11 января 2009

Гонщик 2.0 торит дорогу настольной альтернативной энергетике

18 декабря 2008

Микробная установка вырабатывает водород из дешёвого сырья

24 октября 2008

Голландцы выиграли первую гонку автомобилей на топливных элементах

3 сентября 2008

Первый пилотируемый самолёт на топливных элементах поднялся в воздух

4 апреля 2008