Ученые разработали эффективный водородный топливный элемент на основе платины и железа. Он не только самый долговечный на сегодняшний день, но и самый дешевый. Для его производства требуется на 80% меньше платины, пишет «Хайтек».
Работа водородного топливного элемента во многом зависит от электрокатализатора. В большинстве современных устройств для этого используется платина. Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий придумали, как заменить большую часть драгоценного металла на железо. Новое устройство оказалось экономичнее и эффективнее традиционных.
Гибридный катализатор, описанный в статье в журнале Nature Catalysis, представляет собой смесь из атомарно диспергированной платины, отдельных атомов железа и наночастиц обоих металлов. Исследование показало, что такой состав достигает в 3,7 раза большей каталитической активности, чем чистая платина. При этом, чем выше этот показатель тем больше мощность топливного элемента, отмечают авторы работы.
Несмотря на низкое содержание драгоценного металла, новый гибридный катализатор, сохраняет активность платины на уровне 97% после стресс-теста, включающего 100 тыс. циклов зарядки. У традиционных аналогов этот показатель снижается на 50% и больше после 30 тыс. циклов.
Изменение в работе катализатора после 100 000 циклов ускоренного стресс-теста (слева, синяя линия — исходные показатели, красная — после стресс-теста). Изображение справа — структура катализатора. Источник: Fei Xiao et al, Nature Catalysis
Водородный топливный элемент — один из вариантов экологически чистой энергии. Это устройство преобразует водород и кислород в электричество с нулевым выбросом углекислого газа, твердых частиц и других загрязнителей воздуха. Один из главных барьеров на пути распространения водородных элементов — стоимость платины.
Исследователи отмечают, что многие ученые работали над созданием альтернативных электрокатализаторов, пытаясь заменить драгоценный металл на дешевые материалы, например, железо, азот или углерод. Однако все предыдущие разработки либо производили недостаточно энергии, либо быстро выходили из строя.
