ТАСС, 6 июля. Ученые Южного федерального университета (ЮФУ) предложили новый способ повышения активности катализаторов для водородо-воздушных топливных элементов. Об этом сообщили в пресс-службе ЮФУ.
"Большинство исследователей пытается улучшить характеристики электрокатализаторов, оптимизируя состав и архитектуру биметаллических наночастиц. Мы же, возможно, впервые показали, что правильный выбор условий предварительной активации позволяет почти в два раза повысить активность одних и тех же катализаторов. Отмечу, что фундаментальное по своей сути исследование, позволяет по-новому посмотреть на пути решения некоторых прикладных вопросов", - приводит пресс-служба слова главного научного сотрудника, руководителя лаборатории "Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики" химфака ЮФУ Владимира Гутермана.
Проведенное исследование посвящено созданию наноструктурных биметаллических катализаторов, существенно превосходящих платиноуглеродные аналоги по активности в реакции электровосстановления кислорода (РВК). В работе установлено, что значение диапазона потенциалов, в котором производится вольтамперометрическая активация электродов, оказывает существенное влияние на активность катализаторов в РВК. Наноструктурные платиносодержащие электрокатализаторы являются одними из важнейших компонентов топливных элементов с протонообменной мембранной. Они обеспечивают высокую скорость протекания реакций электроокисления водорода и электровосстановления кислорода.
"Снижение содержания дорогостоящей платины в катализаторах, повышение их активности в реакции электровосстановления кислорода - это ключевые проблемы, решение которых необходимо для широкого использования топливных элементов с протонообменной мембраной в самых разнообразных устройствах. Одним из путей улучшения функциональных характеристик катализаторов является легирование платины менее благородными металлами, такими как никель, кобальт, медь", - сказал ведущий научный сотрудник лаборатории "Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики" Сергей Беленов.
Важной особенностью таких биметаллических катализаторов является недостаточная термодинамическая стабильность легирующего компонента и, как следствие, его частичное растворение в процессе работы топливного элемента. "Наиболее интенсивное растворение легирующего компонента, как правило, происходит на стадии первичной электрохимической активации катализаторов. В опубликованной нами работе показано, как стадия активации влияет на структурно-морфологические характеристики и активность биметаллических катализаторов. Изменяя диапазон потенциалов на стадии активации электродов возможно существенно (более чем в два раза) повысить активность катализаторов в реакции восстановления кислорода", - отметила младший научный сотрудник лаборатории Ангелина Павлец.
Поддержка исследования
Результаты работы ученых опубликованы в журнале AppliedSurfaceScience, входящем в топ-10 мировых журналов в области материаловедения. Исследование проведено в рамках проекта Российского научного фонда "Влияние эволюции состава/структуры биметаллических наночастиц на каталитическую активность", выполняемого под руководством Беленова. Исследование микроструктуры электрокатализаторов стало возможным благодаря наличию в ЮФУ просвечивающего электронного микроскопа нового поколения JEOL JEM-F200, закупленного в рамках нацпроекта "Наука и университеты". Были получены высококачественные изображения участков поверхности катализаторов, изучены карты распределения отдельных элементов по их поверхности, в том числе в отдельных наночастицах.