Российские ученые нашли замену дорогой платине в топливных элементах

Дата публикации: 27 июля 2018 года в 12:16.
Категория: Общество.

Ученые Хакасского госуниверситета совместно с коллегами из СФУ (Красноярск), Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН (Красноярск) и Национального исследовательского университета МИСиС (Москва) определили наилучшую структуру нанокомпозита (сплава) из платины и палладия в качестве перспективного катализатора в электрохимических реакциях для использования в топливных элементах, заменив дорогую платину.

Результаты исследований опубликованы в авторитетном американском научном журнале  The Journal of Physical Chemistry .

Платина является очень дорогим, но наиболее часто используемым материалом для электрохимического восстановления кислорода и каталитического окисления водорода. В настоящее время усилия ученых направлены на снижение использования дорогостоящей платины. Одно из перспективных направлений – это создание сплавов, например, с более дешёвым палладием, сообщили в пресс-службе ХГУ.

Такие сплавы перспективны для применения в низкотемпературных топливных элементах, которые используются, например, в космической промышленности и самолетостроении. Водородные топливные элементы обладают высоким КПД (более 50%) и абсолютно экологически чистые. Но их основная проблема заключается в том, что, в качестве катализатора химической реакции на электродах используется дорогостоящая платина, стоимость которой составляет примерно 70% их стоимости всего топливного элемента. Снижение использования платины в топливных элементах можно достигнуть нанесением её слоя на палладий, а увеличение удельной поверхности такого материала может быть достигнуто за счет формирования наночастицы, в которой ядро из палладия покрыто атомарным слоем платины, что и предложили наши учёные.

– Избыток электронной плотности на поверхности наночастицы будет способствовать протеканию химической реакции, – пояснил Илья Чепкасов кандидат физико-математических наук, доцент кафедры программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем ХГУ. – В нашей работе мы изучили наночастицы платины и палладия различного строения и структуры при помощи квантово-химического моделирования и определили структуру наночастиц, в которых перераспределение электронной плотности между ядром и оболочкой будет иметь наибольшее значение, что будет приводить к увеличению каталитический активности. Другим важным выводом работы является определение условий при которых возможно существование таких структур.