Создан "вечный" катализатор для топливных элементов на базе графена и платины

МОСКВА, 24 марта. /ТАСС/. Американские химики выяснили, что платиновые нанокатализаторы, применяемые при создании топливных элементов, можно сделать фактически вечными, если упаковать их частицы внутрь пористых наноструктур из двумерного углеродного материала графена. Описание технологии были опубликовано в статье в научном журнале Nature Nanotechnology.

"Мы разработали новый долговечный нанокатализатор на базе платины, защищенный от внешних воздействий при помощи "нанокарманов" из графена. Проведенные нами опыты показали, что батарея на базе данного материала потеряла лишь 1,1% мощности за 90 тыс. крайне агрессивных циклов работы. Это позволит топливным элементам для тяжелой техники работать без замены на протяжении свыше 200 тысяч часов", - отметили исследователи.

Открытие было совершено группой американских химиков под руководством профессора Университета штата Калифорния в Лос-Анджелесе (UCLA) Хуана Юя. Его научная команда работает длительное время над улучшением долговечности так называемых топливных элементов. Так инженеры и ученые называют особые устройства, способные производить электрический ток в результате химических реакций между двумя наборами химических веществ.

Обычно топливные элементы состоят из нескольких емкостей, насосов, наборов электродов и специальной мембраны, позволяющей веществам вступать в реакции друг с другом благодаря тому, что мембрана пропускает через себя протоны или другие носители зарядов. Ключевую роль в работе этих мембран играют катализаторы на базе платины - благородного металла, способного очень активно взаимодействовать с водородом.

Качество работы этого катализатора постепенно снижается в результате различных химических процессов с участием атомов платины, что заставляет ученых искать способы их изоляции от нежелательных взаимодействий. Ученые обнаружили, что для этой цели идеально подходит созданный ими пористый наноматериал из графена, в пустоты внутри которого ученые поместили наносферы платины диаметром в два - три нанометра.

Последующие опыты показали, что прототип топливного элемента на базе нового катализатора потерял лишь 1,1% мощности через 90 тыс. циклов использования, тогда уровень этих потерь составляет порядка 17 - 40% для широко применяемых в промышленности электродов на базе других платиновых материалов. В перспективе это значительно расширит применение топливных элементов для питания тяжелой техники и промышленного оборудования, подытожили химики.