Новый тип нанокатализатора может привести к долгожданному коммерческому прорыву для автомобилей на топливных элементах. Результаты исследований Технологического университета Чалмерса и Технического университета Дании показывают, что можно значительно снизить потребность в платине, драгоценном и редком металле, путем создания наносплава с использованием новой технологии производства. Технология также хорошо подходит для массового производства.
Несмотря на то, что автомобили на топливных элементах существуют уже около пятидесяти лет, достижения не привели к коммерческому прорыву. Катализаторы в современных топливных элементах требуют больших количеств платины, одного из самых дорогих металлов в мире.
Нанорешение необходимо для массового производства ресурсосберегающих катализаторов для топливных элементов. С нашим методом для наиболее сложных реакций требуется только одна десятая часть платины. Это может уменьшить количество платины, необходимой для топливный элемент примерно на 70 процентов», - говорит Бьорн Викман, научный сотрудник физического факультета Технологического университета Чалмерса.
Если такого уровня эффективности можно достичь в топливном элементе, количество необходимой платины будет сравнимо с тем, что используется в обычном автомобильном каталитическом нейтрализаторе.
«Мы надеемся, что это позволит топливным элементам заменить ископаемое топливо, а также станет дополнением к автомобилям с батарейным питанием», - говорит Бьорн Викман.
Предыдущие исследования показали, что можно смешивать платину с другими металлами, такими как иттрий, чтобы уменьшить количество платины в топливном элементе. Тем не менее, еще никому не удалось создать сплавы с этими металлами в форме наночастиц таким образом, чтобы их можно было использовать для крупномасштабного производства. Основная проблема заключалась в том, что иттрий окисляется, а не образует сплав с платиной.
Эта проблема теперь решена исследователями Чалмерса путем объединения металлов в вакуумной камере с использованием метода, называемого распылением. В результате получается нанометровая пленка из нового сплава, позволяющая массово производить платиновые и иттриевые катализаторы для топливных элементов.
Чтобы использовать новый материал, современные топливные элементы должны немного измениться, но это открывает невероятные возможности.
Когда мы можем лучше использовать наши ресурсы, мы бережем окружающую среду и сокращаем расходы. Топливные элементы преобразуют химическую энергию в электрическую с использованием водорода и кислорода, причем единственным продуктом является вода. Они обладают огромным потенциалом для устойчивой энергетики. решений в области транспорта, портативной электроники и энергетики», - говорит Никлас Линдал, научный сотрудник физического факультета Чалмерского университета.