ТАСС, 6 июня. Химики из Японии создали материал на базе соединения бария, алюминия и лютеция, который способен эффективно пропускать через себя протоны, что позволяет применять его в качестве дешевой и эффективной основы для мембран в топливных элементах. Об этом во вторник сообщила пресс-служба Технологического института Токио.
"Проведенные учеными опыты показывают, что данное соединение очень хорошо проводит протоны и при низких температурах окружающей среды даже без внедрения в его толщу различных присадок. Это позволит создать более дешевые и эффективные топливные элементы, способные работать при низких температурах", - говорится в сообщении.
Топливные элементы представляют собой один из относительно новых способов хранения электрической энергии, в которых энергия извлекается в результате химических реакций между двумя наборами химических веществ. Как правило, они состоят из емкостей, насосов, наборов электродов и специальной мембраны, позволяющей веществам вступать в реакции друг с другом благодаря тому, что мембрана пропускает через себя протоны или другие носители зарядов.
Одним из главных препятствий для массового применения топливных элементов сейчас является то, что большинство материалов, пригодных для изготовления мембран, хорошо работают только при высоких температурах окружающей среды. Группа японских химиков под руководством Масамото Ясимы, профессора Технологического института Токио, выяснила, что подобного недостатка лишен открытый ими материал на базе оксидов бария, лютеция и алюминия.
Высокоэффективные мембраны для топливных элементов
Как отмечают химики, он представляет собой близкий аналог природных минералов-перовскитов, которые сейчас широко применяются при разработке высокоэффективных солнечных батарей. По своей структуре перовскиты похожи на набор из множества кубов, состоящих из оксидов или других соединений металлов, которые отделены друг от друга прослойками из других молекул или атомов прочих элементов.
Японские исследователи обратили внимание на то, что внутри перовскитов присутствует большое число точечных дефектов, в которых наблюдается недостаток атомов кислорода. Подобные зоны в теории должны особенно активно взаимодействовать с молекулами воды или протонами, что натолкнуло ученых на мысль изучить характер взаимодействий аналогов перовскитов с носителями положительного заряда.
В ходе этих экспериментов профессор Ясима и его коллеги обнаружили, что подобными свойствами обладает один из изученных ими материалов, состоящий из бария, алюминия и лютеция. Он значительно превзошел другие вещества, применяемые для изготовления мембран в топливных элементах, во время опытов при относительно низкой температуре рабочей среды, составлявшей 232 и 487 градусов Цельсия.
Как обнаружили ученые, высокая эффективность работы данного аналога перовскита была связана с тем, что этот материал активно поглощает и удерживает в себе воду, что способствует транспортировке протонов через его толщу. Этой особенностью аналогов перовскитов можно воспользоваться для создания еще более эффективных мембран для топливных элементов, подытожили японские химики.