В ДВФУ нашли способ повысить производительность перспективных топливных элементов для автопрома — Naked Science
8 минут
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, 15:52
5 минут
Ольга Иванова

Американские ученые проанализировали опыт жизни в изоляции населения Рапа-Нуи, чтобы выяснить, с какими проблемами могут столкнуться первые переселенцы на Марс и как эффективнее решить подобные вопросы.

Вчера, 11:36
3 минуты
Ольга Иванова

Причем древние породы оказались менее чувствительны к отношениям с владельцем, чем молодые.

Позавчера, 21:55
7 минут
Мария Азарова

Исследователи впервые показали присутствие коронавируса в ткани полового члена спустя как минимум полгода с момента заражения. Судя по всему, распространенная у пациентов с Covid-19 дисфункция эндотелиальных клеток может приводить и к развитию импотенции.

11 мая
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 21:55
7 минут
Мария Азарова

Исследователи впервые показали присутствие коронавируса в ткани полового члена спустя как минимум полгода с момента заражения. Судя по всему, распространенная у пациентов с Covid-19 дисфункция эндотелиальных клеток может приводить и к развитию импотенции.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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: