Водородные топливные элементы считаются экологичной альтернативой двигателям внутреннего сгорания: они выделяют только воду, обеспечивают быструю заправку и большой запас хода. Однако их массовое внедрение сдерживается высокой стоимостью катализаторов и сложностями производства водорода.
Решение этой проблемы предлагают ученые Южного федерального университета. Как пояснили проекту Наука Mail в пресс-службе вуза, проект направлен на создание наночастиц катализаторов, состоящих из пяти и более металлов, включая металлы платиновой группы. Ключевая инновация заключается в структуре материала: вместо традиционных соединений исследователи получают так называемые высокоэнтропийные сплавы (ВЭС). Такой подход позволяет добиться синергетического эффекта, недостижимого при использовании одного или двух компонентов.
Наш проект в первую очередь направлен на повышение активности, стабильности и универсальности катализаторов, возможное снижение стоимости за счет использования нескольких различных металлов — это приятный для потребителя эффект. А основной задачей работы является получение наночастиц из нескольких металлов со структурой сплава. Главной особенностью подхода является число таких компонентов, поскольку при использовании пяти и более металлов возникают дополнительные эффекты, что определило специальное название таких сплавов — «высокоэнтропийные» (ВЭС)
Хотя «разбавление» платины другими, более доступными металлами, само по себе снижает конечную стоимость продукта, главное достижение ученых — не в экономии, а в качественных характеристиках. Многокомпонентные наночастицы демонстрируют повышенную стабильность и каталитическую активность, что особенно важно для работы в агрессивных средах внутри топливного элемента. Это напрямую влияет на долговечность и коэффициент полезного действия устройств.
Удешевление ключевых компонентов сделает рентабельным использование водородных топливных элементов не только в автомобилях, но и в беспилотных летательных аппаратах, а также в стационарных генераторах электроэнергии. По прогнозам ученых, в ближайшие 4–5 лет технология может быть запатентована и доведена до выпуска первых коммерческих партий, которые подтвердят свою эффективность в реальных условиях.
Ранее Наука Mail рассказывала о разработке нового композитного материала для хранения и перевозки водорода.
