Учёные изобрели наноматериал для топливных элементов

Учёные изобрели наноматериал для топливных элементов

Используя смесь из золота, меди и наночастиц платины, «IBN» исследователи разработали более мощный и более прочный материал для топливного элемента. Совсем недавно этот прорыв был опубликован в журнале «Energy and Environmental Science», сообщает «SciencePlanet.ru».

Топливные элементы являются перспективной технологией и используются в качестве источника электроэнергии для электронных устройств, транспортных средств, военной авиации и оборудования. Топливный элемент преобразует химическую энергию из водорода (топливо) в электричество, посредством химической реакции с кислородом. Топливный элемент может производить электроэнергию непрерывно, пока имеется подача топлива.

Новые коммерчески доступные топливные элементы используют наночастицы платины в качестве катализатора для ускорения химических реакций, поскольку платина является единственным металлом, который может противостоять очень «кислым условиям» внутри такой клетки. Тем не менее, широкому использованию топливных элементов препятствовала высокая стоимость платины и её низкая стабильность.

Чтобы преодолеть это ограничение, команда исследователей во главе с исполнительным директором «IBN», профессором Джеки Ю. Ин обнаружила, что при замене центральной части катализатора, состоящей из сплавов золота и меди и оставив только внешний слой из платины, новый гибридный материал может обеспечить более высокой активностью (в 5 раз) и значительно большей стабильностью, чем коммерчески доступные платиновые катализаторы. Учёные заверяют, что при дальнейшей оптимизации можно будет ещё больше увеличить каталитические свойства материала.

Новый нанокомпозитный материал «IBN» может производить не менее 0,571 ампер электрического тока на миллиграмм платины, по сравнению с 0,109 ампер на миллиграмм платины для коммерчески доступных платиновых катализаторов. Это первый случай, когда катализатор повысил стабильность и активность в реакции топливного элемента со значительным снижением содержания платины.

Чтобы сделать этот катализатор более активным, чем коммерчески доступные платиновые катализаторы, исследователи разработали ядро нанокристаллического материала, так как сплав из золота и меди имеет немного меньшую кристаллическую решётку, чем платиновое покрытие на нанокристаллической поверхности. Это создаёт деформацию сжатия на поверхностных атомах платины, делая платину более активной при ограничивающей стадии восстановления кислородной реакции на топливных элементах. Далее, заменив ядро наночастицы на менее дорогой сплав из золота и меди, учёные сократили использование платины, очень дорогого и благородного металла.

Профессор Ин сказал: «Ключевым направлением исследований в «IBN» является развитие природосберегающей возобновляемой энергии, которая может привести к повышенной эффективности и экологической устойчивости. Более активная и менее дорогостоящая, чем обычные платиновые катализаторы, наша новая нанокомпозитная система позволила нам значительно продвинуть развитие топливных элементов и сделать технологию для промышленного применения более практичной».

Источник: scienceplanet.ru

Похожие новости:
Ученые создали наноматериал, останавливающий пули
Американские ученые совершили настоящее открытие – сделали наноматериал, который способен останавливать пули. Исследователи из США  давно уже работают над разработкой прочного и одновременно тонкого и легкого полимера, придет который на смену материалу, служащему основной для производства бронежилетов. ..
2012-11-19 2193 0 Технология
0
Великобритания делает ставку на водородный транспорт
Правительство Великобритании запустило новую межотраслевую программу UKH2Mobility, целью которой является переход к использованию топливных элементов на основе водорода вместо привычного топлива. По данным западных аналитиков, Великобритания стремится стать лидером в производстве транспортных средств на основе ..
2012-01-20 1791 0 Технология
0
Бактерии переработают мочу в электричество
Группа ученых из Университета Бата, Лондонского университета Квин-Мэри и лаборатории робототехники в Бристоле разработала микробные топливные элементы, которые позволяют получать энергию из мочи. Работа опубликована в журнале Electrochimica Acta.Микробные топливные элементы работают на способности некоторых бактерий ..
2016-03-17 1465 0 Технология
-1
Будущее топливных элементов связали с платиновыми многогранниками
Химики из США, Китая и Саудовской Аравии разработали метод получения наноразмерных платиновых многогранников, которые придают катализаторам топливных батарей рекордную удельную эффективность. Работа с описанием новой технологии опубликована в журнале Science, кратко о ней можно прочитать на сайте ..
2014-02-28 1582 0 Технология
0
Компания из Черноголовки разработала водородный двигатель
В Черноголовке российская высокотехнологичная компания AT Energy разрабатывает и поставляет на рынок водород-воздушные топливные элементы.Водородные топливные элементы по сравнению с используемыми в электронике литий-ионными аккумуляторами способны служить более восьми лет и практически не требуют обслуживания. Кроме того, емкость батарей ограничена ..
2016-03-31 2841 0 Технология
5
Российский разработчик топливных элементов получит инвестиции в два миллиона долларов
AT Energy, создающая топливные элементы, привлекла первый из двух раундов инвестиций, суммарный объем которых составит 1,9 миллионов долларов. Об этом говорится в сообщении фонда Phystech Ventures. AT Energy разрабатывает и продает топливные элементы на основе протонно-обменных мембран. Инвесторами ..
2014-10-13 1725 0 Технология
1
Электроэнергия из сточных вод
Исследователи из США разработали опытный образец устройства, которое, может генерировать электричество из сточных вод. Группа ученых из Университета штата Пенсильвании заявила, что технология должна одновременно производить очистку воды. Они считают, что подобный процесс мог бы с успехом применяться в развивающихся странах, ..
2012-03-12 3012 0 Технология
0
Открыт метод, извлекающий из бактерий больше энергии
Команда учёных из Колорадского университета (University of Colorado) разработала новую энергетическую систему, которая увеличивает количество энергии, собранной из микробных топливных элементов (MFC), более чем в 70 раз, сообщает «NanoWork.org». Новый подход значительно повышает эффективность использования энергии. Микробные ..
2012-05-2 1943 0 Технология
0
Кремний и вода дадут водород в 150 раз быстрее
Сверхмаленькие частицы кремния, вступая в реакцию с водой, практически мгновенно производят водород. Таковы результаты исследования, проведенного учеными из университета Буффало. В ходе серии экспериментов ученые создали сферические кремниевые частицы около 10 нанометров в диаметре. Объединенные с водой, ..
2013-01-26 2825 0 Технология
0
Графену с дефектами нашли применение в топливных элементах
Физики из США показали, что локальные дефекты в кристаллической структуре однослойного графена могут привести к эффективному переносу протонов через него. Это может найти применение в конструкции топливных батарей будущего. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications, ..
2015-03-20 1685 0 Технология
0
В России получили первую партию нового ядерного топлива
В Железногорске (Россия) вышла первая партия таблеток с современным ядерным топливом для реакторов атомных электростанций (АЭС). Они позволят повысить эффективность работы АЭС вследствие снижения доли радиоактивных отходов, сообщается на сайте производителя топливных таблеток — Горно-химического комбината (ФГУП ..
2014-09-18 1501 0 Технология
0
Ученые научились вживлять топливо в живые организмы
Ученые нашли способ превращать живые организмы – улиток, тараканов и грибы – в электронных «киборгов». Это делается путем имплантации крошечных «топливных элементов», которые генерируют и накапливают электроэнергию, используя метаболические процессы этих организмов. Работы, финансируемые ..
2012-03-18 1773 1 Технология
0
Химики изобрели материал для высасывания кислорода из воздуха
Химики из Дании и Австралии синтезировали кристаллические материалы, которые способны собирать кислород из воздуха. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Chemical Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Университета Южной Дании. По словам ученых, одной ..
2014-10-02 1785 0 Технология
0
Ученые побили рекорд эффективности солнечных элементов
Компания «Spectrolab» установила новый рекорд по эффективности солнечной батареи отметкой в 38,8 процента для наземных многопереходных солнечных элементов. Новый мировой рекорд точно не «разгромит» прежней отметки в 37,8 процента, которая была также установлена представителями «Spectrolab». ..
2013-11-23 2193 0 Технология
0
Технологи разработали низкотемпературный процесс производства водорода
Команда ученых Университета Васэда разработала новый способ получения водорода, который является быстрым, необратимым и работает при гораздо более низкой температуре, используя меньше энергии. Это нововведение, как ожидается, внесет свой вклад в распространение систем топливных элементов ..
2016-12-02 3319 0 Технология
0