• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
6 июля
ЮФУ
231

В ЮФУ предложили новый способ повышения активности катализаторов для водородо-воздушных топливных элементов

4.6

Проведенное исследование посвящено созданию наноструктурных биметаллических катализаторов, существенно превосходящих платиноуглеродные аналоги по активности в реакции электровосстановления кислорода (РВК). В работе установлено, что значение диапазона потенциалов, в котором производится вольтамперометрическая активация электродов, оказывает существенное влияние на активность катализаторов в РВК.

В ЮФУ предложили новый способ повышения активности катализаторов для водородо-воздушных топливных элементов / ©Getty images

Наноструктурные платиносодержащие электрокатализаторы — это один из важнейших компонентов топливных элементов с протонообменной мембранной. Они обеспечивают высокую скорость протекания реакций электроокисления водорода и электровосстановления кислорода.

«Снижение содержания дорогостоящей платины в катализаторах, повышение их активности в реакции электровосстановления кислорода — это ключевые проблемы, решение которых необходимо для широкого использования топливных элементов с протонообменной мембраной в самых разнообразных устройствах. Одним из путей улучшения функциональных характеристик катализаторов является легирование платины менее благородным металлами, такими как никель, кобальт, медь», — отметил ведущий научный сотрудник лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ Сергей Беленов.

Высококачественные изображения участков поверхности катализаторов, сделанные благодаря просвечивающему электронному микроскопу нового поколения JEOL JEM-F200 / ©Пресс-служба ЮФУ

Важной особенностью биметаллических катализаторов, содержащих d-металл, является недостаточная термодинамическая стабильность легирующего компонента и, как следствие, его частичное растворение в процессе работы топливного элемента.

«Наиболее интенсивное растворение легирующего компонента, как правило, происходит на стадии первичной электрохимической активации катализаторов. В опубликованной нами работе показано, как стадия активации влияет на структурно-морфологические характеристики и активность биметаллических катализаторов. Изменяя диапазон потенциалов на стадии активации электродов возможно существенно (более чем в два раза) повысить активность катализаторов в реакции восстановления кислорода», – добавила младший научный сотрудник лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ Ангелина Павлец.

«Важный аспект новизны и оригинальности проведенного нами исследования заключается в изучении особенностей электрохимической активации реальных электрокатализаторов, содержащих малоразмерные (3–5 нм) биметаллические наночастицы. Ранее подобные исследования были проведены только для единичных крупных наночастиц (более 10 нм), существенно отличающихся по своим термодинамическим характеристикам.

Катализаторы на основе таких наночастиц вряд ли пригодны для использования в топливных элементах. Кроме того, мы предложили новый метод оценки изменения каталитической активности биметаллических материалов электрохимическим методом, позволяющим зафиксировать условия критического изменения микроструктуры катализаторов», — отметила ведущий научный сотрудник Анастасия Алексеенко.

Авторы исследования, сотрудники Химического факультета ЮФУ / ©Пресс-служба ЮФУ

«Большинство исследователей пытается улучшить характеристики электрокатализаторов, оптимизируя состав и архитектуру биметаллических наночастиц. Мы же, возможно впервые, показали, что правильный выбор условий предварительной активации позволяет почти в 2 раза повысить активность одних и тех же катализаторов. Отмечу, что фундаментальное по своей сути исследование, позволяет по-новому посмотреть на пути решения некоторых прикладных вопросов», — рассказал главный научный сотрудник Владимир Гутерман.

Изучение микроструктуры электрокатализаторов проведено кандидатом химических наук, младшим научным сотрудником ЦКП «Высокоразрешенная электронная микроскопия» Ильей Панковым. Благодаря наличию в ЮФУ просвечивающего электронного микроскопа нового поколения JEOL JEM-F200, закупленного в рамках нацпроекта «Наука и университеты», были получены высококачественные изображения участков поверхности катализаторов, изучены карты распределения отдельных элементов по их поверхности, в том числе в отдельных наночастицах.
Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Surface Science, входящем в топ-10 мировых журналов в области материаловедения.

Исследование проведено в рамках проекта Российского научного фонда «Влияние эволюции состава/структуры биметаллических наночастиц на каталитическую активность», выполняемого под руководством Сергея Беленова. Коллектив лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики», организованной и возглавляемой Владимиром Гутерманом с 2007 года, успешно продолжает исследования в области создания высокоэффективных материалов для водородной энергетики.  

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, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

12 августа
Ольга Иванова

Исследование американских нейробиологов на грызунах показало, что повышенный уровень тестостерона способствует не только агрессивному, но и просоциальному поведению.

Позавчера, 14:54
Сергей Васильев

Крошечные маячки помогли ученым следовать за мигрирующими насекомыми в небольшом самолете, показав, что те уверенно ориентируются в пространстве, перелетая на тысячи километров.

Вчера, 14:02
Иван Лавренов

Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.

12 августа
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

12 августа
Ольга Иванова

Исследование американских нейробиологов на грызунах показало, что повышенный уровень тестостерона способствует не только агрессивному, но и просоциальному поведению.

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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
Лучшие материалы
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: