Учёные из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (Южная Корея) разработали инновационный катализатор топливного элемента на основе платины и магния. Этот новый катализатор обещает быть не только высокоэффективным, но и долговечным, что потенциально может привести к значительному улучшению технологии чистой энергии.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
Топливные элементы работают путём объединения водорода и кислорода для выработки электроэнергии, а платина используется в качестве катализатора для ускорения этих реакций. Однако платина является дорогим материалом. Интеграция магния в сплав, используемый в новом катализаторе, не только снижает затраты, но и повышает эффективность и долговечность топливного элемента.
Это достижение имеет большое значение, поскольку исследователи давно знают, что сплавы платины со щелочноземельными металлами обладают высоким потенциалом для топливных элементов из-за их высокой каталитической активности и стабильности. Однако проблема создания этих сплавов в форме наночастиц, учитывая высокие отрицательные восстановительные потенциалы щелочноземельных металлов, оставалась значительным препятствием.
Профессор Чон-Сун Ю и его коллеги преодолели эту проблему с помощью систематического подхода в фазе раствора. Теоретические исследования, проведённые Техасским университетом в Остине, показали, что синергия между платиной и магнием очень сильна, что предотвращает деградацию сплава с течением времени. Таким образом, катализатор остаётся эффективным в течение более длительного времени, что имеет решающее значение для различных применений.
Практические испытания показали, что новый сплав превосходит целевые показатели Министерства энергетики США на 2025 год для топливных элементов, демонстрируя свою высокую эффективность и долгосрочную стабильность.
«Большинство катализаторов топливных элементов балансируют между долговечностью и стоимостью, но, преодолевая трудности синтеза, наши наночастицы платины и магния решают эти проблемы, объединяя превосходную скорость реакции платины с долговечностью и доступностью магния. Это важный шаг на пути к созданию более эффективных и устойчивых топливных элементов», — отметил профессор Чон-Сун Ю, возглавлявший исследование.
«Новая разработка не просто улучшает работу топливных элементов. Она также прокладывает путь к использованию наночастиц платины и магния в других энергетических технологиях, таких как производство водорода и другие электрохимические реакции», — добавил Калеб Джиан-Баримах, главный автор исследования.
Исследователи планируют сосредоточиться на улучшении состава сплава и масштабировании производства, чтобы сделать эти материалы более доступными. Следующие шаги включают улучшение сплава, исследование методов производства и партнёрство с промышленностью и правительством для вывода инноваций на рынок.