Ученые разработали новый катализатор для топливных элементов на основе платины, способный устойчиво работать даже на водороде, загрязненном угарным газом, что может сделать экологически чистую водородную энергию дешевле и доступнее, сообщается в статье исследователей.
Группа профессора Гектора Абруны (Hector D. Abruna) из Корнельского университета в США показала, что катализатор на основе платины, титана и вольфрама в отличие от чистой платиновой черни (платиновых наночастиц) может устойчиво и эффективно работать в топливных элементах, напрямую преобразующих энергию окисления водорода в электричество с образованием воды. Такие устройства считаются очень эффективными и экологически чистыми. Несмотря на то, что топливные элементы разрабатываются уже довольно давно, до сих пор учеными был достигнут лишь очень ограниченный прогресс в их практическом применении. Наиболее перспективным считается использование их в транспорте, который до сих пор не может массово перейти на использование электродвигателей и аккумуляторов электроэнергии из-за их ограниченной емкости и небольшой величины пробега между подзарядками.
Использование топливных элементов и водорода в качестве топлива могло бы сделать транспорт экологически чистым, однако многие параметры работы топливных элементов до сих пор нуждаются в доводке до коммерчески приемлемых показателей. Среди них и суммарный КПД топливных ячеек, и необходимость разработки безопасной технологии хранения и транспортировки водорода, а также высокая чувствительность катализаторов топливных элементов к примесям в топливе. Так, дешевый технический водород, получаемый при переработке метана при высоких температурах в присутствии водяного пара для применения в топливных элементах, приходится очищать от угарного газа - примеси, отравляющей платиновые катализаторы и снижающей их эффективность. При этом степень очистки должна быть очень высокой, что делает такой чистый водород неприемлемо дорогим.
Абруна и его коллеги показали, что их катализатор на основе платины, распределенной по поверхности наночастиц оксида титана с добавлением вольфрама, может устойчиво работать в топливных ячейках, даже если газовая смесь содержит 2% угарного газа. Традиционные платиновые и платиново-рутениевые катализаторы при таком содержании СО в водороде очень быстро "отравляются" и выходят из строя. Кроме того, разработанный химиками катализатор существенно дешевле, чем чистая платина. Теперь ученые намерены провести тестирование своего материала в промышленных образцах топливных элементов.
Использование топливных элементов и водорода в качестве топлива могло бы сделать транспорт экологически чистым, однако многие параметры работы топливных элементов до сих пор нуждаются в доводке до коммерчески приемлемых показателей. Среди них и суммарный КПД топливных ячеек, и необходимость разработки безопасной технологии хранения и транспортировки водорода, а также высокая чувствительность катализаторов топливных элементов к примесям в топливе. Так, дешевый технический водород, получаемый при переработке метана при высоких температурах в присутствии водяного пара для применения в топливных элементах, приходится очищать от угарного газа - примеси, отравляющей платиновые катализаторы и снижающей их эффективность. При этом степень очистки должна быть очень высокой, что делает такой чистый водород неприемлемо дорогим.
Абруна и его коллеги показали, что их катализатор на основе платины, распределенной по поверхности наночастиц оксида титана с добавлением вольфрама, может устойчиво работать в топливных ячейках, даже если газовая смесь содержит 2% угарного газа. Традиционные платиновые и платиново-рутениевые катализаторы при таком содержании СО в водороде очень быстро "отравляются" и выходят из строя. Кроме того, разработанный химиками катализатор существенно дешевле, чем чистая платина. Теперь ученые намерены провести тестирование своего материала в промышленных образцах топливных элементов.