Раскрыт механизм повышения эффективности электрокатализаторов

МОСКВА, 25 ноября. /ТАСС/. Ученые ЮФУ, "Сколтеха" и ИК СО РАН разработали метод повышения эффективности электрокатализаторов для химических источников тока, установив причины высокой активности и стабильности материалов на основе платиновых наночастиц, сообщили в пресс-службе ЮФУ.

"Уже на протяжении нескольких исследований мы наблюдаем, что допированные азотом носители позволяют повысить активность катализаторов на основе наночастиц платины", - отметила аспирант ЮФУ Юлия Баян.

Исследователи создали азотсодержащую углеродную подложку, которая равномерно распределяет и стабилизирует наночастицы платины. Благодаря этому новый катализатор превосходит коммерческие аналоги по активности и ресурсу работы, что, по оценке ученых, позволяет сокращать содержание дорогостоящей платины в системах для водородно-воздушных топливных элементов. Эти энергоустановки применяются в транспорте, беспилотных летательных аппаратах и портативных энергетических устройствах.

Сотрудники ЮФУ и ИК СО РАН зафиксировали уникальную структуру полученного материала: сочетание наночастиц платины размером 1-2 нм и кластеров атомов платины, распределенных по поверхности подложки. Коллеги из Сколтеха с помощью квантово-химических расчетов подтвердили, что дефекты углеродного носителя вызывают перераспределение электронной плотности в наночастицах, существенно изменяя их каталитические свойства. Как пояснил профессор Александр Квашнин, именно этот механизм определяет рост эффективности катализатора.

Проект реализован при поддержке Российского научного фонда. Руководитель исследования Анастасия Алексеенко отметила, что финансирование позволило сосредоточиться не только на создании нового материала, но и на выяснении фундаментальных причин его эффективности, а сотрудничество со Сколтехом обеспечило теоретическое подтверждение экспериментальных данных.

Следующим этапом станет испытание разработанного катализатора в прототипах топливных элементов и масштабирование технологии.