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 Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Психологам не удалось подтвердить стереотип о том, что мужчины не склонны к многозадачности, в отличие от женщин. Однако они выяснили, почему могло сложиться такое мнение.
Даже умеренный, но регулярный недосып может влиять на массу тела без каких-либо особых изменений в рационе. Авторы нового исследования выяснили, какой именно прибавки в весе можно ожидать.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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