Содержание платины в катализаторе сократят в 4 раза без снижения эффективности

Американские ученые нашли новый катализатор, который увеличивает эффективность платины в топливных элементах.

Платина — драгоценный металл, в недрах встречается реже серебра и золота. Платина эффективно преобразует водород и кислород в воду и электричество и помогает добиться непревзойденной активности и стабильности химических реакций.

Но платина дорого стоит, а потому ученые перманентно ищут более дешевые катализаторы.

В новом исследовании, опубликованном в издании Science, ученые открыли новый катализатор, в котором платины используется в 4 раза меньше, чем в текущих, однако продуктивность остается на том же уровне.

Куда уходит платина

В топливных элементах платина используется двумя способами: для преобразования водорода в протоны и электроны, а также для разрыва кислородных связей и образования воды. Последняя реакция, восстановление кислорода, требует особенно большого количества драгоценного металла, и поэтому ученые непрерывно иные способы сокращения содержания платины в катализаторах.

Ученые из Аргоннской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США нашли новые способы значительного повышения эффективности использования платины.

Прежде всего, они изменили ее форму, чтобы максимально увеличить реакционную способность и доступность драгоценного металла. В этой конфигурации кобальт-платиновое наноядро покрыто несколькими атомными слоями чистой платины.

— Эта структура позволяет получить больше каталитически активных частиц для распределения по поверхности катализатора, и это лишь первый шаг, отметил химик Ди-Цзя Лю.

Сами по себе такие наночастицы не способны справиться с большим притоком кислорода, когда топливному элементу надо генерировать электрический ток.

Футбольное поле принимает участие в игре

Для повышения эффективности катализатора ученые использовали еще один способ, хорошо известный им по прошлым исследованиям: они создали каталитически активную подложку без металлов платиновой группы в составе, и использовали ее в качестве основы для наночастиц кобальт-платинового сплава.

Применив металл-органические каркасы в качестве прекурсоров, Лю с коллегами сумели подготовить кобаль-азот-углеродную композитную подложку, в которой каталитически активные центры равномерно распределены около кобальт-платиновых частиц.

Такие активные центры способны самостоятельно разрывать кислородные связи и работать в унисон с платиной.

— Думайте об этом как о молекулярной футбольной команде, заявил Лю. — Наночастицы действуют как распределенные по всему полю форварды, которые пытаются справиться со слишком большим количеством молекул кислорода. Чтобы помочь, мы сделали каталитически активным все футбольное поле, и теперь кислороду противостоят не только форварды, но и покрытие поля.

Как выяснилось, новый комбинированный катализатор не только активнее, но и долговечнее, чем каждый из компонентов в отдельности.

13.12.2018


Подписаться в Telegram



Энергия

Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию
Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию

Превращение солнечной энергии в химическу...

Аккумуляторная революция: Франция строит завод мечты для электрокаров
Аккумуляторная революция: Франция строит завод мечты для электрокаров

Европейская комиссия дала зеленый свет огромно...

1066 секунд: Китай приблизился к созданию неисчерпаемого источника энергии
1066 секунд: Китай приблизился к созданию неисчерпаемого источника энергии

Стремление Китая использовать энергию звезд до...

Термоядерный прорыв: SMART добыл первую плазму
Термоядерный прорыв: SMART добыл первую плазму

Токамак SMART успешно произвел первую плазму, ...

В ТПУ добавили отходы в пеллеты и снизили выбросы CO2 на 20%
В ТПУ добавили отходы в пеллеты и снизили выбросы CO2 на 20%

Ученые Томского политехнического университета ...

Тепло шахтных вод: Великобритания приближается к чистой энергии
Тепло шахтных вод: Великобритания приближается к чистой энергии

Живая лаборатория по использованию тепла ...

JES: Разработан революционный материал для литий-ионных батарей
JES: Разработан революционный материал для литий-ионных батарей

Глобальная гонка за увеличение срока служ...

AM&I: Пористые электроды из оксида кремния — прорыв в хранении энергии
AM&I: Пористые электроды из оксида кремния — прорыв в хранении энергии

Батареи стали неотъемлемым компонентом совреме...

AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка
AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка

Перезаряжаемые литий-ионные батареи питают все...

В МИСИС разработали термоэлектрик для зеленой энергетики
В МИСИС разработали термоэлектрик для зеленой энергетики

Новый метод производства материалов, которые м...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Воздух, который делает нас глупее: что наука знает о влиянии загрязнения на мозг
Воздух, который делает нас глупее: что наука знает о влиянии загрязнения на мозг
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности
Океан Энцелада: жизнь может быть ближе, чем мы думаем, но скрыта от нас
Океан Энцелада: жизнь может быть ближе, чем мы думаем, но скрыта от нас
Жизнь в капле: ученые раскрыли секрет древних протоклеток
Жизнь в капле: ученые раскрыли секрет древних протоклеток
Эволюция в действии: почему одни мушки побеждают вирусы, а другие нет
Эволюция в действии: почему одни мушки побеждают вирусы, а другие нет
Гены в режиме ожидания: как клетки решают, кем стать
Гены в режиме ожидания: как клетки решают, кем стать
Микробы в космосе: как L-серин поможет найти жизнь на Марсе
Микробы в космосе: как L-серин поможет найти жизнь на Марсе
Новый ключ к лечению аритмии: сделано открытие, которое изменит кардиологию
Новый ключ к лечению аритмии: сделано открытие, которое изменит кардиологию
Световая атака: как зеленый свет помогает бороться с коронавирусом и энцефалитом
Световая атака: как зеленый свет помогает бороться с коронавирусом и энцефалитом
ИИ, которому можно доверять: ACHILLES объединяет технологии, этику и экологию
ИИ, которому можно доверять: ACHILLES объединяет технологии, этику и экологию
Молодые умы и большие деньги: Татарстан выделяет 250 млн рублей на инновации
Молодые умы и большие деньги: Татарстан выделяет 250 млн рублей на инновации
23 мышцы, которые меняют все: создана новая модель для лечения боли
23 мышцы, которые меняют все: создана новая модель для лечения боли
700 000 участниц, 11 миллионов фунтов и шанс победить рак
700 000 участниц, 11 миллионов фунтов и шанс победить рак
Блины с пользой: ученые превратили вредный завтрак в суперфуд
Блины с пользой: ученые превратили вредный завтрак в суперфуд
Квантовый щит: физика меняет правила игры в цифровой безопасности
Квантовый щит: физика меняет правила игры в цифровой безопасности

Новости компаний, релизы

На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
ХимБиоПлюс — шанс для школьников всей России
Правительство Республики Казахстан пригласило МИФИ войти в совет по стратегическому партнерству в науке и образовании
МФТИ подготовил более 140 специалистов в области синхротронных и нейтронных исследований
В Москве открыт памятник «отцу» советского ядерного оружия