Ученые из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук создали катализатор топливного элемента из платины и магния. Новый катализатор, в котором используются первые в мире наночастицы сплава платины и магния, как ожидается, будет одновременно высокоэффективным и долговечным, потенциально предлагая значительные улучшения в технологии чистой энергии.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Топливные элементы объединяют водород и кислород для выработки электроэнергии. Платина используется в качестве катализатора для ускорения этих реакций, но она также дорогая. Интеграция магния в сплав, используемый в новом катализаторе, не только сокращает расходы, но и повышает эффективность и долговечность топливного элемента.
Это значительное достижение, поскольку в течение многих лет исследователи знали, что сплавы платины со щелочноземельными металлами обладают огромным потенциалом для топливных элементов из-за их высокой каталитической активности и стабильности. Однако проблема создания этих сплавов в форме наночастиц, учитывая чрезвычайно высокие отрицательные восстановительные потенциалы щелочноземельных металлов, до сих пор оставалась существенным препятствием.
В этом исследовании, с помощью систематического подхода в фазе раствора, профессор Чон-Сун Ю и его коллеги преодолели эту проблему. Что делает эту новую технологию такой особенной? Поддерживающие теоретические исследования , проведенные Техасским университетом в Остине, объясняют, что синергия между платиной и магнием очень сильна, что предотвращает деградацию сплава с течением времени. Таким образом, катализатор остается эффективным в течение более длительного времени, что имеет решающее значение для различных применений.
Практические испытания показали, что новый сплав превосходит целевые показатели Министерства энергетики США на 2025 год для топливных элементов, демонстрируя свою высокую эффективность и долгосрочную стабильность. «Большинство катализаторов топливных элементов борются с долговечностью и стоимостью, но, преодолевая трудности синтеза, наши наночастицы платины и магния решают эти проблемы, объединяя превосходную скорость реакции платины с долговечностью и доступностью магния», — объясняет профессор Чон-Сун Ю, возглавлявший исследование. «Это важный шаг на пути к созданию более эффективных и устойчивых топливных элементов».
«Эта новая разработка не просто улучшает работу топливных элементов; она также прокладывает путь к использованию наночастиц платины и магния в других энергетических технологиях, таких как производство водорода и другие электрохимические реакции», — сказал Калеб Джиан-Баримах, первый автор исследования.
Поскольку мир переходит на устойчивую энергетику, такие инновации имеют решающее значение. В связи с этим исследователи планируют сосредоточиться на улучшении состава сплава и масштабировании производства, чтобы сделать эти передовые материалы более доступными. Их следующие шаги включают улучшение сплава, исследование методов производства и партнерство с промышленностью и правительством для вывода этих инноваций на рынок.
