Платина занадто дорога? Новий каталізатор знижує вартість паливних елементів

Імперський коледж Лондона розробив водневий паливний елемент, який використовує каталізатор із заліза замість рідкісної та дорогої платини, що знижує вартість водневих паливних елементів. Ця технологія дозволяє широко використовувати водневе паливо і в кінцевому підсумку поставить світ на шлях до нульових викидів за рахунок скорочення викидів парникових газів.

Водневі паливні елементи перетворюють водень в електрику, єдиним побічним продуктом якого є водяна пара, що робить їх привабливою зеленою альтернативою, особливо для автомобільної промисловості. Однак їх широкому застосуванню частково перешкоджала вартість одного з основних компонентів. Для полегшення реакцій, які генерують електроенергію, паливні елементи покладаються на каталізатори з платини, які є дорогими і дефіцитними.

Провідний дослідник професор Ентоні Кусенак з кафедри хімії Imperial сказав: «Зараз близько 60 відсотків вартості одного паливного елемента припадає на платинові каталізатори. Щоб паливні елементи були дійсно життєздатною альтернативою викопному паливу, нам потрібно витрати зменшуються».

Тепер європейська команда на чолі з дослідниками з Імперського коледжу Лондона створила каталізатор, який використовує тільки залізо, вуглець і азот, дешевий і легкодоступний матеріал, і показала, що його можна використовувати для роботи палива на батареї високої потужності. Їхні висновки були опубліковані в журналі Nature Catalysis 25 числа.

У цьому новому каталізаторі все залізо дисперговано в провідній вуглецевій матриці у вигляді окремих атомів. Усі атоми в ньому згруповані разом, що робить його більш реакційноздатним. Ці властивості означають, що залізо сприяє реакціям, необхідним у паливних елементах, і є хорошим замінником платини. У ході лабораторних випробувань команда показала, що в реальній системі паливних елементів продуктивність одноатомного залізного каталізатора наближається до каталізаторів на основі платини.

Крім того, метод, розроблений командою, також може бути застосовний до інших застосувань, крім паливних елементів, таких як хімічні реакції, які використовують атмосферний кисень, а не дорогі хімічні окислювачі як реагенти, і очищення стічних вод, яке використовує повітря для видалення шкідливих забруднювачів.

Провідний автор доктор Ассад Махмуд з кафедри хімії Imperial сказав: «Ми розробили новий метод для створення ряду «одноатомних» каталізаторів, які створюють основу для нового діапазону хімії та електрохімії. Цей процес відкриває можливості Зокрема, ми використовували синтетичний метод під назвою "трансметалація", який дозволяє уникнути утворення кластерів заліза під час синтезу. Цей процес може бути корисним іншим вченим, які хочуть зробити подібні каталізатори корисними".