Сотрудники НИЦ «Курчатовский институт» разработали новый катализатор для топливных элементов с протообменной мембраной, которые обычно используют в качестве батарей в электромобилях и беспилотниках. Созданный учеными материал состоит из наночастиц платины, расположенных на поверхности восстановленного оксида графена. Его использование может увеличить максимальную удельную мощность источников энергии на 17%. Статья о методе создания катализатора опубликована в журнале Catalysts. Работа ученых позволит существенно снизить количество платины, необходимое для производства топливных элементов, что заметно уменьшит их стоимость. Грамм платины сегодня стоит около 2,5 тыс. рублей.
Речь о топливном элементе, который позволяет преобразовывать химическую энергию топлива в электричество. Он состоит из двух электродов, между которыми расположен электролит, — протонпроводящая мембрана. На поверхности электродов происходит окисление водорода и восстановление кислорода. Мембрана обеспечивает перенос протонов от одного электрода к другому, а электроны двигаются во внешней цепи, производя электрическую энергию. Чтобы повысить скорость этих реакций, используются катализаторы, которые обеспечивают высокую плотность тока и высокую удельную мощность устройства.
Такие топливные элементы обладают самой высокой удельной мощностью среди всех химических источников энергии. Они компактны и экологичны: в результате использования образуется только обычная вода. Сегодня этими элементами оснащают электромобили и беспилотные летательные аппараты, поэтому практический потенциал разработки ученых огромен. На рынке уже представлены серийные автомобили с подобными источниками электричества.
Из-за особенностей структуры для восстановленного оксида графена нельзя было использовать классические методы синтеза катализаторов на основе платины. Поэтому ученые восстановили оксид графена в одной среде с наночастицами металла и получили нужный материал. Разработка позволит снизить потребность в платине для топливных элементов до нескольких десятых миллиграмма на квадратный сантиметр электрода.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК