Новости - Мировые новости

Разработан перспективный катализатор для топливных элементов

16.05.09 09:59

Материаловеды из Университета Вашингтона (США) разработали технологию получения биметаллического катализатора для топливных элементов, который превосходит существующие образцы по эффективности в 2–5 раз.

«Для повышения эффективности катализатора можно уменьшать размер входящих в него частиц, пытаясь повысить площадь рабочей поверхности, а можно изменять структуру расположения поверхностных атомов, — рассказывает ведущий автор работы Юнань Ся (Younan Xia). — Мы объединили эти подходы. Выбирая схему расположения атомов, мы остановились на гексагональном типе решетки, поскольку проведенные ранее исследования показали его превосходство над квадратной решеткой в реакциях восстановления кислорода».
Предложенный учеными катализатор имеет древовидную структуру: палладиевое «ядро» размером около 9 нм поддерживает прикрепленные к нему «ветви» из платины длиной 7 нм. Для синтеза таких образований используется взвесь предварительно подготовленных нанокристаллов палладия, к которой добавляют водный раствор поливинилпирролидона (стабилизатора Е1201) и аскорбиновой кислоты. Полученную смесь нагревают до 90 oС, после чего к ней приливают раствор тетрахлороплатината калия K2PtCl4. На завершающем этапе процесса смесь выдерживают в течение 3 часов при 90 oС, а затем охлаждают.
Экспериментальная проверка свойств созданных «нанодендритов» показала, что при комнатной температуре их эффективность (в пересчете на единицу массы платины) превосходит эффективность современных образцов платиновых катализаторов в 2,5 раза (при сравнении с другими распространенными катализаторами преимущество еще возрастает). Биметаллическая структура также показала себя достаточно стабильной и успешно противостояла отравлению побочными продуктами реакции; на практике это должно позволить уменьшить расход катализатора и стоимость производимой энергии. «Важнейшим элементом нашей технологии является жесткое закрепление платиновых ветвей, — говорит Юнань Ся. — Отсюда и стабильность. А заданное расположение атомов на каждой ветви позволяет увеличить активность катализатора».
В настоящее время ученые рассматривают возможность введения в структуру атомов других благородных металлов (к примеру, золота). Как известно, золото окисляет оксид углерода, образующийся в ходе реакций в некоторых типах топливных элементов; катализатор с золотом, следовательно, будет еще более выгоден с точки зрения противодействия ингибированию примесями.
Полная версия отчета исследователей опубликована в журнале Science, сообщает "Компьюлента".

Изображение наноструктур из палладия и платины, полученное с помощью просвечивающего электронного микроскопа.