Кислородная губка открывает путь к более совершенным катализаторам и энергетическим материалам

Ученые разработали новую кислородную губку, которая с легкостью поглощает или выделяет атомы кислорода при низких температурах.

Материалы с подобными свойствами могут оказаться полезными в таких устройствах как перезаряжающиеся батареи, датчики, газовые конвертеры и топливные элементы.

Материалы, содержащие атомы, которые могут переключаться между разными оксидативными состояниями, технологически важны, но весьма редко встречаются в природе, отметил Хо Нюнг Ли из Окриджской национальной лаборатории при министерстве энергетики США.

Результаты исследования опубликованы в издании Nature Materials.

«У большинства элементов, как правило, есть стабильное оксидативное состояние, в котором они чаще всего пребывают», сказал Ли. „А потому существует не так много известных материалов, в которых атомы легко переключаются между разными состояниями валентности. Мы обнаружили химическое вещество, которое способно обратимо изменять фазу при довольно низких температурах без разрушения, что весьма впечатляет и интригует“.

Многие устройства для хранения энергии и датчики основаны на этом трюке с переключением валентности, который известен больше как окислительно-восстановительная реакция. Например, в каталитических газовых конвертерах используются металлы на основе платины для преобразования вредной эмиссии, такой как угарный газ, в нетоксичные газы благодаря добавлению кислорода. Менее дорогие альтернативы платине на основе оксидов обычно требуют весьма высоких температур, минимум 600-700 градусов по Цельсию, для активации окислительно-восстановительных реакций, что делает их непрактичными.

«Мы продемонстрировали, что наши мультивалентные кислородные губки могут подвергаться окислительно-восстановительному процессу при температуре не выше 200 градусов по Цельсию, что сопоставимо с рабочей температурой катализаторов из благородных металлов», сказал ли. „Конечно, наша разработка не окажется в автомобилях уже завтра, но открытие показало, что мультивалентные оксиды могут сыграть решающую роль в энергетических технологиях будущего“.

Материал, изобретенный учеными, состоит из кобальтина стронция, который, как известно, встречается преимущественно в кристаллической форме под названием браунмиллерит. В ходе процесса эпитаксиальной стабилизации ученые открыли новый рецепт синтеза материала в более желаемой фазе, известной как перовскит.

29.08.2013