Исследователи разработали новый способ повышения эффективности ультратонких листов катализаторов, используемых для производства химических веществ и электроэнергии в топливных элементах.
Материалы подвержены поверхностной деформации и разрушению из-за нарушения симметрии в их кристаллической структуре. Ученые из Университета Джона Хопкинса разработали технологию, позволяющую делать эти кристаллы ультратонкими, уменьшая расстояния между атомами и повышая их реакционную способность.
Команда манипулировала деформацией атомов, делая кристаллические решетки невероятно тонкими, в результате чего они становится более податливым. Это можно сравнить с тем, как один лист сгибается намного проще, чем целая стопка. Настраивая толщину материала, ученым удалось создать напряжение, изменяющее его свойства, в том числе и то, как молекулы держатся вместе. Это позволило ускорить течение желаемых реакций на поверхности.
По словам химиков, разработанный ими метод повышает активность катализаторов в 10-20 раз, требуя при этом на 90% меньше драгоценных металлов, чем в существующих устройствах.
Одним из примеров использования открытия ученых является повышение эффективности автомобильных топливных элементов за счет оптимизации реакций преобразования. Эта многообещающая технология для электромобилей, но требует применения дорогих катализаторов из редких металлов, таких как платина и палладий, что существенно ограничивает ее потенциал.
Другим вариантом снижения стоимости является использование альтернативных материалов. Недавно химики создали новый электрокатализатор, который превосходит платину по эффективности производства водорода.