В ДВФУ нашли способ повысить производительность перспективных топливных элементов для автопрома — Naked Science
ДВФУ

В ДВФУ нашли способ повысить производительность перспективных топливных элементов для автопрома

4.2

Энергоэффективность топливных элементов на основе окисления метанола, перспективных для автомобильной и технической промышленности, можно увеличить, применив в них электроды из тонких пленок металлических стекол на основе палладия. Такие металлические стекла и разработала группа исследователей из Дальневосточного федерального университета, Австрии, Великобритании, Турции и Швейцарии.

В ДВФУ нашли способ повысить производительность перспективных топливных элементов для автопрома / ©getty images

Результаты работы опубликованы в журнале Nanoscale. Тонкие пленки из металлических стекол на основе палладия, золота и кремния (Pd79Au9Si12) могут стать материалом номер один в качестве катализаторов процессов выработки энергии в прямых метанольных топливных элементах, заменив менее эффективные и более дорогие платиновые.

Метанольные топливные элементы перспективны для автомобилей и другой специальной техники, которая должна мгновенно развивать усилие, а значит, обладать подходящей системой питания — например, для погрузчиков. Дополнительные сферы применения таких топливных элементов — телекоммуникации, центры обработки данных или рынок недвижимости.

Разработанный электрод из металлического стекла на 85 процентов эффективнее окисляет метанол по сравнению с платиновыми аналогами. Более того, металлическое стекло намного более устойчиво к коррозии из-за своей аморфной структуры. Для платиновых электродов, имеющих стабильную кристаллическую решетку, деградация — большая проблема.

«В научной литературе была информация о возможных перспективах металлического стекла в качестве материала для таких электродов. Однако речь шла о макроскопических образцах. Мы показали, что тонкие наноразмерные пленки металлического стекла, осажденные на доступные кремниевые подложки, могут быть использованы для эффективного окисления метанола. При этом пленки остаются стабильными после значительного количества рабочих циклов.

Опираясь на полученные результаты, можно существенно расширить область поиска новых материалов для сферы энергетики», — говорит один из авторов работы Юрий Иванов, доцент кафедры компьютерных систем Школы естественных наук ДВФУ. Новое металлическое стекло на основе палладия — лучший на сегодняшний день материал для окисления метанола в топливных элементах. Он превосходит существующие разработки и коммерческие образцы. Ученые приводят сравнительную таблицу, где оценивают топ-список материалов, которые использовались до настоящего времени для этой задачи.

Разработанный образец обладает одним из самых высоких значений производительности. Учитывая более высокую устойчивость к эффекту «отравления» монооксидом углерода, которое обычно приводит к деградации электрода, металлическое стекло занимает первое место среди известных типов электродов для окисления метанола.

Для реального применения нового материала необходимо масштабировать и оптимизировать разработанные электроды под существующие топливные элементы. Ученые планируют продолжить поиск оптимальных композиций металлических стекол, чтобы увеличить производительность и стабильность топливных ячеек на основе окисления метанола, КПД которых варьируется сегодня от 40 до 60 процентов. Для сравнения КПД бензинового двигателя — всего 20-30 процентов.

Одно их приоритетных направлений ДВФУ — поиск материалов с принципиально новыми свойствами и характеристиками для применений в электронике нового поколения, зеленой энергетике, строительстве и многих других сферах экономики.  Ранее ученые ДВФУ, МИСИС, МГУ вместе с иностранными коллегами сделали шаг к решению одной из главных проблем водородной энергетики, придумав как насыщать тонкие слои металлических стекол водородом при комнатной температуре. Это сильно расширяет диапазон недорогих, энергоэффективных и высокопроизводительных материалов и методов, пригодных для развития водородной энергетики.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ) — федеральный университет во Владивостоке, основанный в 2011 году в результате объединения четырёх вузов, ДВГУ, ТГЭУ, ДВГТУ (все три — Владивосток) и УГПИ (Уссурийск). Ведёт свою историю от Восточного института — первого высшего учебного заведения на Дальнем Востоке.
Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

8 часов назад
Мария Азарова

Проект назвали в честь Галилео Галилея — итальянского ученого эпохи Возрождения, который задействовал разработанный им телескоп для наблюдения за астрономическими объектами, такими как луны Юпитера, кратеры спутника Земли и кольца Сатурна. Пока программа получила финансирование в 1,75 миллиона долларов, но возглавляющий ее профессор Ави Леб надеется на большее.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Вчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: