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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Китайские и британские палеонтологи обнаружили древнейший эволюционный прообраз челюстей современных пауков и скорпионов. Просканировав окаменелость животного Urokodia aequalis возрастом 518 миллионов лет, ученые выявили самую раннюю известную науке переходную форму хелицер. Трехмерная модель впервые наглядно показала, как именно возникло главное оружие паукообразных: несколько суставов длинных хватательных конечностей, характерных для кембрийских хищников, срослись воедино и образовали новый ротовой аппарат.
Интриги и тайные свидания — прерогатива не только людей. В мире дикой природы тоже случаются драмы, и одна из них развернулась в лесах Северной Америки. Маленькие серые птицы, известные в науке как гаички Гамбела, долгое время считались образцом супружеской верности, но на деле оказались хитрыми стратегами. Они заводят потомство не только от постоянного партнера, но и от самца-соседа с определенным набором качеств. Авторы нового исследования попытались выяснить, что толкает самок на измену и как это влияет на выживание всего вида.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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