Чудовищно высокая для простого потребителя цена водородных автомобилей объясняется наличием в их составе топливных элементов очень редкого благородного металла — платины. Для сравнения: электромобиль примерно в 3 раза дороже авто с ДВС, а водородный автомобиль в 3 раза дороже электромобиля, и разница получается в неподъемные 9 раз. Но ученые Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН разработали новый наноматериал, который может стать альтернативой дорогостоящей платины.
Графен вместо платины
Что такое топливные элементы? Это устройства, которые преобразуют химическую энергию водорода и кислорода в электрическую без выделения вредных выбросов. Самым активным и стабильным катализатором для топливных элементов является платина. Однако этот металл очень дорогой и очень редкий. Поэтому ученым нужно было найти менее дорогостоящий катализатор для топливных элементов. И у них получилось.
«Нам удалось улучшить свойства углеродного наноматериала. Полученный графен, легированный бором, можно использовать в качестве сенсоров, сорбентов, фотокатализаторов и электрокатализаторов. Кроме того, материал обладает полезными свойствами в электрокаталитических реакциях восстановления кислорода, которые протекают при работе топливных элементов. Эти свойства помогают преобразовать химическую энергию в электрическую», — приводит издание «Наука в Сибири» слова ведущего научного сотрудника ИК СО РАН Владимира Чеснокова.
Отечественный IT-проект SFERA по праву может считаться самым амбициозным проектом в мире. Его релиз уже скоро. Скачивайте тестовую версию приложения в AppStore и Google Play. И переходите на сайт проекта, чтобы узнать о нем больше. Спасибо за поддержку!
Производство графена
Графен — один из слоев графита толщиной в атом. Он имеет ряд уникальных свойств: является самым тонким и прочным материалом в мире; обладает высокой тепло- и электропроводностью; весьма гибкий. Также неотъемлемым плюсом графена является способность изменять свою структуру под воздействием различных факторов. К тому же графен гораздо выгоднее в качестве катализатора, чем платина.
Ранее Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию по физике за первое получение графена на практике. Они использовали метод эксфолиации, который сводится к уменьшению количества монослоев в графите. Однако главным недостатком такого метода является невозможность масштабирования.
Сейчас российские ученые использовали темплатный метод получения графена.
«В качестве темплата мы взяли оксид магния. Его зауглероживали бутадиеном-1,3 при температуре 600°C, после чего частицы темплата покрылись тонкой углеродной пленкой. Затем с помощью обработки в соляной кислоте мы удалили оксид магния. Остался графеновый лист, который мы легировали фенилборной кислотой», — цитирует «Глобальная энергия» доктора химических наук Владимира Чеснокова.
Этот метод не только легко масштабируется, но и позволяет улучшить свойства углеродного наноматериала.
Будущее автомобилестроения — за графеном
Таким образом, применение графена, легированного бором, позволит сделать топливные элементы дешевле в разы, хотя не отрицаем, что в заголовке мы погорячились.
Но углерод — довольно распространенный на Земле материал, и технологии массового производства графена в России имеются. Поэтому если масштабировать производство и хоть частично монополизировать рынок, а Россия уже практически монополизировала производство графеновых нанотрубок, то огромные объемы выпуска графена действительно сделают водородные топливные элементы на порядок более дешевыми, чем те же аккумуляторы у электромобилей.
И учитывая, что водород — гораздо более эффективный метод хранения энергии, то будущее автомобилестроения будет предопределено.
🚫Мы много сил вкладываем в качество статей. Поддержите нас лайком и подпиской, если вам это нравится.
Читайте также:
Материал создан при поддержке проекта SFERA