• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
25.04.2022
ЮФУ
1 189

В ЮФУ получили новые высокоактивные электрокатализаторы для низкотемпературных топливных элементов

4.6

Совместное исследование, проведенное учеными Южного федерального университета и Института катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН позволило совместить оригинальный подход получения биметаллических наночастиц и использование модифицированного углеродного носителя для создания наноструктурных материалов с улучшенными характеристиками.

В ЮФУ получили новые высокоактивные электрокатализаторы для низкотемпературных топливных элементов / ©Пресс-служба ЮФУ / Автор: Pinaria Caprarius

В работе приняли участие сотрудники лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник Анастасия Алексеенко, аспирант второго года, младший научный сотрудник Ангелина Павлец, доктор химических наук, главный научный сотрудник Владимир Гутерман.

«В процессе исследования получены новые материалы путем осаждения биметаллических наночастиц Pt-Cu на поверхность углеродного носителя, легированного азотом. Используя актуальные протоколы стресс-тестирования нам удалось подтвердить высокую устойчивость катализаторов к деградации по сравнению с коммерческим материалом.

Температура образцов: Pt/KB-N (a–c), PtCu/KB (e–g), PtCu/KB-N (i–k), JM20 (m–o) и гистограммы распределения NP по размерам для соответствующих материалов (d, h,l, p) / ©Пресс-служба ЮФУ

Сотрудничество с коллегами из Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН дало возможность развивать дополнительное направление исследований. Применение новых модифицированных углеродных носителей, разработанных коллегами из Института катализа, для получения биметаллических катализаторов — актуальная тематика в области создания материалов для водородной энергетики», — отметила ведущий научный сотрудник лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ Алексеенко Анастасия.

Tемпература образцов Pt/KB-N (a,b) и PtCu/KB (d,e) после стресс-теста. Гистограммы распределения соответствующих материалов по размерам до и после стресс-теста (c,f) / ©Пресс-служба ЮФУ

В рамках исследования учеными изучены структурно-морфологические характеристики и электрохимическое поведение катализаторов. Сам платиноуглеродный материал получили путем химического восстановления. Полученные материалы на основе оригинальных и N-легированных углеродных опор, маркируются как PtCu/KB и PtCu/KB-N соответственно.

«Примененный нами комбинированный подход к синтезу катализаторов, заключающийся в легировании платины медью и допировании носителя, позволил получить катализаторы с равномерным распределением биметаллических наночастиц на поверхности углерода», – добавила младший научный сотрудник лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ Ангелина Павлец.

Изображения ствола (a, d) и элементное отображение (b, c) материала PtCu/KB-N после стресс-теста. Зеленая стрелка показывает направление сканирования линии EDX (d). Состав NPS в соответствии с линейным сканированием EDX (e) / ©Пресс-служба ЮФУ

«Допирование азотом углеродные материалы сейчас интенсивно исследуются в качестве носителей для платиновых катализаторов низкотемпературных топливных элементов. Наличие азота на поверхности углеродного материала позволяет улучшить эффективность работы такого катализатора и снизить загрузку платины, а также увеличить стабильность углеродного материала к электроокислению. Важный фактор — удельная поверхность углеродного носителя, которая должна быть достаточно высокой. Нами предложен подход, заключающийся в осаждении при высокой температуре азотсодержащего углерода на поверхность углеродной сажи с высокой удельной поверхностью.

Ведущий научный сотрудник лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ Алексеенко Анастасия / ©Пресс-служба ЮФУ

Высокая степень графитизации и наличие азота в структуре такого углеродного материала, а также возможность управлять удельной поверхностью в процессе синтеза позволяют получить активные и стабильные электрокатализаторы. Мы надеемся на дальнейшее сотрудничество с Химическим факультетом ЮФУ», — отметил старший научный сотрудник Института катализа СО РАН Евгений Грибов.

Электрокатализаторы, полученные с помощью комбинированного подхода, имеют высокую активность и долговечность, что представляют несомненный интерес для использования в водородно-воздушных топливных элементах. Сфера применения низкотемпературных водородо-воздушных топливных элементов непрерывно расширяется с каждым днем. Их применяют в стационарных электростанциях, в качестве автономных источников тепло- и электроснабжения зданий, в двигателях транспортных средств, в качестве источников питания беспилотных летательных аппаратов и портативных зарядных устройствах. Широко используются высокомощные энергетические установки на базе топливных элементов.

Младший научный сотрудник лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ Ангелина Павлец / ©Пресс-служба ЮФУ

Исследование проведено в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом «Новые подходы к повышению стабильности и оптимизация методов стресс-тестирования электрокатализаторов для топливных элементов с полимерной мембраной» под руководством Анастасии Алексеенко. Результаты исследований изложены в статье в международном журнале открытого доступа Catalysts. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 16:56
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

8 часов назад
Полина Меньшова

Ледник Туэйтса в Западной Антарктиде, который также называют «ледником Судного дня», может растаять раньше, чем считали ученые. Теплые океанские воды воздействуют на него сильнее, чем предполагалось, показали новые спутниковые данные.

Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Вчера, 16:56
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: