Американские ученые представили катализатор нового поколения для топливных элементов, который может работать в крайне агрессивных условиях более 200 000 часов без существенной потери мощности. Разработка, опубликованная в Nature Nanotechnology, объединяет платиновые наночастицы и графеновые наноструктуры в единую устойчивую систему.
Ключ к долговечности — так называемые «нанокарманы» из графена, внутри которых размещены платиновые наносферы диаметром 2–3 нанометра. Такая структура защищает платину от разрушительных химических процессов, которые обычно приводят к быстрому снижению эффективности топливных элементов. В рамках испытаний батарея на основе нового катализатора потеряла лишь 1,1% мощности после 90 000 циклов работы — результат, в десятки раз превосходящий показатели традиционных промышленных решений.
«Мы разработали новый долговечный нанокатализатор на базе платины, защищённый от внешних воздействий при помощи "нанокарманов" из графена»
— команда исследователей, Университет штата Калифорния в Лос-Анджелесе
Топливные элементы, где используются такие катализаторы, преобразуют химическую энергию — например, при взаимодействии водорода и кислорода — в электрический ток. Платина необходима для эффективной работы мембран, пропускающих протоны, однако до сих пор её нестабильность ограничивала срок службы устройств.
Новая технология способна существенно продлить эксплуатацию топливных систем, особенно в тяжелой технике и промышленном оборудовании, где необходимы высокие нагрузки и продолжительный срок службы. Исследование открывает путь к созданию практически «вечных» катализаторов и повышает устойчивость водородных технологий к износу.