В ЮФУ разработали новый высокоэффективный электрокатализатор для водородного топлива
Ученые ЮФУ разработали электрокатализатор на 10 процентов эффективнее зарубежного аналога. При этом материал обладает в два раза большей эффективностью в реакции восстановления кислорода в лабораторной трехэлектродной ячейке, чем другие коммерческие электрокатализаторы.
В рамках Проектно-образовательного интенсива «Архипелаг 2024» в июле этого года состоялось открытие первого в России Водородного полигона на Сахалине, где представители науки, бизнеса и государства объединились для развития водородной энергетики. Группа ученых Химического факультета ЮФУ представила свои последние разработки в этой области.
Первый в России Водородный полигон, который располагается на Сахалине, станет площадкой для разработки и тестирования технологий по производству, хранению, транспортировке и использованию водорода. Одной из ключевых технологий является использование водородо-воздушных топливных элементов, где водород окисляется, а кислород восстанавливается на поверхности катализаторов, генерируя электричество. Для их эффективной работы необходимы высокоэффективные электрокатализаторы, разработкой которых занимаются ученые Южного федерального университета (ЮФУ).
Сотрудники лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ и лаборатории «Технологии синтеза каталитически активных материалов», открытой в рамках реализации программы развития ЮФУ «Приоритет 2030» представили свои новейшие разработки по получению высокоэффективного электрокатализатора на азотсодержащем носителе для водородо-воздушных топливных элементов.
Как заявляют ученые ЮФУ, их материал обладает в два раза большей эффективностью в реакции восстановления кислорода в лабораторной трехэлектродной ячейке, чем другие коммерческие материалы. А испытания в прототипе топливных элементов в составе мембранного электродного блока показывают, что полученный катализатор на 10 процентов эффективнее зарубежного аналога.
«Мы поставили перед собой цель – получить высокоактивный и стабильный отечественный электрокатализатор. Синтезированный материал представляет собой ультрамалые наночастицы платины на модифицированном азотом углеродном носителе. Такая комбинация после стресс-тестирования позволила повысить по сравнению с зарубежным аналогом не только начальные электрохимические параметры, но и конечные», – пояснил младший научный сотрудник Кирилл Паперж.
Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Carbon Trends (2Q). В работе подробно описано, как азотсодержащий углеродный носитель повышает функциональные характеристики электрокатализатора, делая его более устойчивым к деградации по сравнению с обычными углеродными материалами, такими как Ketjenblack EC-300 J.
«Очень неожиданными для нас оказались структурно-морфологические параметры катализатора! На снимках HAADF-STEM мы обнаружили не только наночастицы платины, но и расположенные между ними ее атомы и кластеры. Проведя синтез катализатора с использованием углеродного носителя, не содержащего группы азота, и изучив его в HAADF-STEM режиме, мы не смогли обнаружить отдельных атомов/кластеров металла.
Поэтому мы полагаем, что именно азот-допированный носитель позволяет получить на своей поверхности отдельные атомы и кластеры платины. Аналогичные явления описаны в литературе для материалов, содержащих не более четырех процентов драгоценного металла, когда как в нашем материале массовая доля Pt около 37», – прокомментировала стажер-исследователь Юлия Баян.
Дальнейшее направление работы ученых связано с поиском и апробацией технологии допирования азотом отечественных углеродных носителей, чтобы производить полностью отечественные электрокатализаторы. А также поиском путей расширения области применения, получаемых на основе азотсодержащих носителей.
«Наличие отдельных атомов/кластеров платины в Pt/C открывает перспективы для производства высокоэффективных катализаторов с пониженным содержанием драгоценного металла, а также возможность использования подобных материалов в других ключевых реакциях, например, в реакции выделения водорода на катоде электролизеров», – отметила ведущий научный специалист Анастасия Алексеенко.
Эти разработки демонстрируют большой потенциал для создания инновационных и экономически эффективных решений в области водородной энергетики и других смежных технологий. Выполнение работы является частью запланированных задач внутреннего гранта ЮФУ для развития студенческих научных объединений и совместного с КубГУ РНФ гранта.
Telegram 
Дзен 
VK Гены, унаследованные нами от неандертальцев и денисовцев, увеличили вирусную нагрузку в крови современных людей при заражении ДНК-вирусами. Генетики выяснили, что древний иммунитет плохо справляется со скрытыми, долговременными инфекциями, такими как вирус Эпштейна — Барр.
Международная группа ученых впервые определила природу необычных космических вспышек, которые оставались загадкой для науки на протяжении нескольких лет.
Ученые Южного федерального университета научились управлять ростом светящихся наночастиц так, чтобы заранее задавать их свойства. Такие материалы могут пригодиться в фотонике, биомедицине и других технологиях, где важно точно контролировать, как вещество ведет себя под воздействием света.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно