Не упустите важные новости – подпишитесь на наш Telegram
Подписаться
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18 октября
ЮФУ
1
2 242

В ЮФУ сделали шаг к развитию водородной энергетики в России

4.5

Ученые Южного федерального университета открыли новые пути для получения высокоэффективных катализаторов для топливных элементов, которые будут безопасно применяться в промышленности. Выяснилось, что состав биметаллических наночастиц существенно влияет на функциональные характеристики электрокатализаторов.

В ЮФУ сделали шаг к развитию водородной энергетике в России / ©Getty images

Возможности использования водорода в энергетических целях известны давно, многие годы ученые находят новые способы его применения и тем самым развивают это направление. Сейчас водород стал важнейшей составляющей политики перехода в углеродно-нейтральное состояние энергетики России, поскольку он позволит существенно снизить загрязнения окружающей среды.

Исследования ученых Химического факультета ЮФУ как раз направлены на создание наноструктурных платиносодержащих катализаторов нового поколения, которые являются сердцем каждого водородо-воздушного топливного элемента и преобразуют химическую энергию топлива в электрическую. В наше время перспективными материалами для топливных элементов с протонообменной мембраной (ПОМТЭ) являются биметаллические катализаторы на основе платины.

Сами топливные элементы — это химические источники тока, эффективные альтернативные источники энергии и неотъемлемая часть водородной энергетики. Такие устройства безопасны, экологичны, высокоэффективны и применяются в самых различных областях — от автотранспорта до портативных зарядных устройств. Однако высокая стоимость производства платиносодержащих катализаторов, главной составляющей топливного элемента, не дает водородной энергетике стремительно развиваться в России.

Сотрудники лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ: ведущий научный сотрудник Анастасия Алексеенко и младший научный сотрудник Ангелина Павлец / ©Пресс-служба ЮФУ

Сотрудники лаборатории «Наноструктурные материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ Ангелина Павлец и Анастасия Алексеенко знают несколько способов получению недорогих и перспективных катализаторов для ПОМТЭ. Добавление(легирование) d-металлов в состав катализаторов позволяет не только сэкономить драгоценную платину, но и значительно повысить активность и стабильность материалов. В то же время, по словам специалистов, все еще остаются нерешенными вопросы касательно наиболее эффективной структуры и состава биметаллических наночастиц, а также сочетания этих двух факторов.

«Известно, что биметаллические наночастицы подвергаются растворению неблагородного металла в ходе работы катализатора, что может вывести топливный элемент из строя, поэтому важно обезопасить устройство от этого негативного эффекта уже на стадии дизайна катализатора», — сообщает о проблеме ведущий научный сотрудник Анастасия Алексеенко.

Фотографии просвечивающей электронной микроскопии (a – S1, d – S2, g – S3, j – S4, m – S5, p – S6) образцов PtCu/C после стадии активации / ©Пресс-служба ЮФУ

Для решения этой проблемы ученые провели исследование, результаты которого опубликованы в научном журнале International Journal of Hydrogen Energy. «Предлагаемая нами предварительная электрохимическая обработка позволяет получить катализаторы стабильного состава. Такая обработка представляет собой вольтамперометрическое циклическое в определенном диапазоне потенциалов.

В ходе циклирования происходит селективное растворение неблагородного металла из наночастиц и поверхности катализатора, подобно тому, как это происходило бы в топливном элементе. Мы установили, что независимо от исходного состава, катализаторы на основе наночастиц со структурой «сплав» в процессе электрохимической обработки приходят к одинаковому составу. Но несмотря на одинаковое содержание меди после обработки, активность катализаторов оказывается существенно разной», – рассказала младший научный сотрудник Ангелина Павлец.

В чем причина такого поведения? Химики ЮФУ выявили, что чем больше меди содержится в катализаторе на этапе синтеза, тем более высокой активностью в токообразующей реакции характеризуется материал. В ходе эксперимента также удалось получить платиномедный катализатор, состав которого не будет меняться при эксплуатации. Достаточно знать соотношение металлов Pt:Cu и рассчитать количество прекурсоров, необходимое для получения этого состава на этапе синтеза.

«Полученные нами результаты основаны на очень «тонких» структурных эффектах. Нам удалось получить материалы с малым размером наночастиц и высокой активностью в реакции восстановления кислорода. Сочетание применяемого нами простого метода синтеза и селективного растворения излишек меди позволяет получать недорогие и гораздо более активные, по сравнению с коммерческими аналогами, катализаторы.

Благодаря проведенному исследованию мы открываем пути для получения высокоэффективных катализаторов, которые будут безопасно применяться в ТЭ и демонстрировать превосходные характеристики», – отметила Анастасия Алексеенко. Исследование, проведенное молодым научным коллективом ЮФУ в составе Анастасии Алексеенко, Ангелины Павлец, Ильи Панкова, Анатолия Никольского и Алексея Козакова, выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования России. 

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
Позавчера, 13:11
Даниил Кузнецов

Серьезный вызов для современного здравоохранения во всех странах мира — это кадровый вопрос, и особенно во время эпидемий: тогда больницы и поликлиники настолько перегружены, что медработники сами нуждаются в помощи. И здесь на подмогу врачам приходят алгоритмы искусственного интеллекта. Сегодня они способны диагностировать множество заболеваний, распределять потоки пациентов, ухаживать за ними, а также помогать лечащим врачам принимать правильные и своевременные решения. Как нейросети, предиктивная и видеоаналитика используются в больницах — в новой статье цикла Naked Science про ИИ и его влияние на наше общество.

Вчера, 10:30
Сергей Васильев

Ученые оценили влияние различных препятствий на выбор пути пешеходами в городе. Оказалось, если препятствия не слишком сложны, большинство людей предпочтут именно такую дорожку. Это можно учитывать при проектировании городских ландшафтов, стимулируя людей к здоровой физической активности.

Вчера, 13:35
Анна Новиковская

Долгое время зоологи считали ягуаров — крупнейших кошек Нового Света — убежденными одиночками, сходящимися друг с другом только на период размножения. Однако теперь выяснилось, что взрослые самцы ягуаров готовы объединяться в пары, если это позволит им эффективнее охранять территорию и повысить шансы на спаривание.

6 декабря
Василий Парфенов

Украинская частная космическая компания Promin Aerospace, несмотря на сложную обстановку в стране, продолжает работу над ракетой оригинальной конструкции. Первый тестовый запуск намечен на первую половину 2023 года. В свежем интервью основатель стартапа рассказал, что даже если прототип не получится отправить в полет на родине, сроки не должны сильно измениться.

5 декабря
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

5 декабря
Сергей Васильев

Интерферометр, плечи которого разнесены по разным континентам Земли, сможет увидеть рождение первых звезд во Вселенной и заметить работу радаров на далекой экзопланете, где, возможно, есть жизнь.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

19.10.2022
-
0
+
Эта самая водородная энергетика вообще имеет смысл или дело просто в модном ныне свистострадании по поводу "углеродного следа"™?
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: