На протяжении длительного времени ученые искали катализатор, который значительно удешевит производство водородных топливных элементов. Такой прогресс сделает революцию в области зеленой энергетики, когда все, от ноутбуков до самолетов, будет работать на топливе, единственным побочным продуктом которого является вода.

Новое исследование, проведенное Университетом в Буффало, показывает, что ученые приближаются к этой цели. В исследовании ученые описывают, как железо может быть объединено с азотом и углеродом для получения катализатора, который будет эффективным, долговечным и недорогим.

«На это ушли годы», — говорит ведущий автор исследования Ган Ву. «Мы считаем, что это значительный прорыв, который в конечном итоге поможет раскрыть огромный потенциал водородных топливных элементов».

По данным Министерства энергетики, топливные элементы работают как батареи, но они не разряжаются и не нуждаются в подзарядке. Они производят электричество и тепло до тех пор, пока подается топливо, например водород. Они могут использоваться в самых разных областях, обеспечивая электроэнергией транспортные средства, электростанции, здания и другие системы.

Но топливные элементы не получили широкого распространения, потому что, среди прочего, для них требуются дорогие катализаторы, которые ускоряют важные реакции топливных элементов.

Лучшими катализаторами было семейство из шести драгоценных металлов, известных как металлы платиновой группы. Хотя эти металлы эффективны и долговечны, они невероятно дороги, потому что встречаются крайне редко. В результате ученые ищут менее дорогостоящие альтернативы.

Одной из таких альтернатив являются катализаторы на основе железа. Железо привлекательно, потому что оно в изобилии и недорого. Но железо не так эффективно, как платина, особенно потому, что ему не хватает прочности, чтобы выдерживать сильно коррозионные и окислительные среды внутри топливных элементов.

Чтобы преодолеть этот барьер, исследовательская группа соединила четыре атома азота с железом. Затем исследователи поместили материал в несколько слоев графена «с точным атомарным контролем локальных геометрических и химических структур», — говорит Ву.

Полученная структура представляет собой значительно улучшенный катализатор:

• Считается, что это самый эффективный катализатор на основе железа, произведенный на сегодняшний день, превосходящий цель Министерства энергетики США на 2025 год по плотности электрического тока.
• Достигнут рейтинг долговечности, который приближается к катализаторам платиновой группы.

Все это, говорит профессор Ву, указывает на способность катализатора на основе железа сделать топливные элементы, особенно водородные, более доступными для коммерческого использования. 

Сподобалася стаття! Підтримай проект BuildingTech!

Дякуємо всім за допомогу!

PrivatBank:

UAH - 4149 4993 7451 0947

USD - 4149 4993 7451 0988

EUR - 4149 4993 7451 1002