Одним из перспективных направлений считаются топливные элементы, которые преобразуют химическую энергию в электричество.

Метанол — жидкое топливо с высокой энергоемкостью, безопасное и удобное для транспортировки. Его давно рассматривают как основу для топливных элементов. Но есть проблема: во время реакции на поверхности катализатора образуются ядовитые вещества, особенно угарный газ (CO). Они «забивают» катализатор, и тот перестает работать.

Поэтому главная задача — создать материал, который не только ускоряет реакцию, но и устойчив к таким загрязнениям.

Группа ученых под руководством профессора Чжан Тьеруи из Технического института физики и химии Китайской академии наук разработала новый катализатор на основе ультрамелких октаэдров из платины и сплава нескольких металлов. Он значительно повышает эффективность окисления метанола и дольше сохраняет активность.

Исследование опубликовали в журнале Matter.

Раньше платиновые наночастицы в форме октаэдров уже показывали хорошие результаты, но из-за высокой поверхностной энергии они быстро слипались, и их активность падала. Ученые решили эту проблему, создав сплав из шести металлов — такой состав стабилизировал структуру, а размер частиц сократился до 2,8 нанометров.

Что выяснили:

• Чем больше разных металлов в сплаве, тем мельче частицы.
• Катализатор из шести компонентов оказался эффективнее тройных сплавов и коммерческих аналогов.

Тесты подтвердили, что такой состав меняет электронную структуру платины, ускоряет реакцию и снижает чувствительность к отравляющим веществам.

Этот прорыв важен не только для топливных элементов. Вот какие перспективы он открывает:

• Удешевление технологии — если катализатор работает дольше, меньше тратится платины (дорогого металла).
• Гибридные решения — такие материалы можно адаптировать для других реакций, например, в водородной энергетике.
• Фундаментальная наука — метод управления размером и стабильностью наночастиц через состав сплава пригодится в нанохимии.

Пока это лабораторные результаты, но если технологию масштабируют, она может сделать метаноловые топливные элементы реальной альтернативой батареям.

Ранее ученые раскрыли секрет высокой эффективности платины в качестве катализатора.