В ЮФУ сделали шаг к развитию водородной энергетики в России
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.
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 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.
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.
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.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
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.
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