Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
В ЮФУ создали электрокатализаторы, превосходящие по свойствам импортные аналоги
Коллектив российских ученых из Южного федерального университета разработал комплексный подход к исследованию электрокатализаторов для топливных элементов с протонообменной мембраной, который позволит значительно сократить длительные эксперименты исследователей в этой области. Значимым результатом работы стали полученные катализаторы с большей активностью и устойчивостью к деградации по сравнению с импортными коммерческими катализаторами.
Электрокатализатор — это один из основных компонентов топливных элементов, без которого их работа по преобразованию химической энергии в электрическую невозможна. Известно, что функциональные характеристики катализатора сильно зависят от его структурно-морфологических параметров, которые определяются размером, формой и распределением наночастиц платины по поверхности углеродного носителя. Для достижения высокой активности материала в реакции восстановления кислорода наночастицы зачастую должны иметь размер менее трех нанометров.
Однако электрокатализатор со столь малыми частицами довольно неустойчив к деградации при его эксплуатации. Поэтому в состав наночастиц вводятся атомы меди, которые позволяют не только повысить активность в реакции восстановления кислорода, но и продлить время эксплуатации катализатора.
Коллектив молодых ученых студенческого научного объединения «Новые материалы для электрохимической энергетики» Химического факультета ЮФУ провел исследование, которое затрагивает такой важный аспект, как тестирование материалов на их устойчивость к деградации. Значимым результатом работы, опубликованной в журнале International Journal of Hydrogen Energy, являются полученные катализаторы. Материалы обладают не только большей активностью в реакции восстановления кислорода, но и минимум в два раза стабильнее при эксплуатации по сравнению с импортным коммерческим катализатором.
«Мы разработали и запатентовали новые способы получения электрокатализаторов с ультрамалым размером наночастиц, которые, к нашему удивлению, проявили повышенную устойчивость к деградации независимо от условий тестирования по сравнению с аналогами, содержащими больший размер частиц. Оказалось, что высокая равномерность пространственного распределения наночастиц способствует повышению стабильности материалов. Мы надеемся, что подобные технологии анализа и синтеза катализаторов ускорят внедрение топливных элементов в повседневную жизнь», — подытожила ведущий научный сотрудник Анастасия Алексеенко.
Тестирование катализаторов в двух актуальных протоколах Министерства энергетики США и компании-производителя автомобилей на топливных элементах Toyota позволило оценить возможность применения электрокатализаторов в стационарных условиях работы топливного элемента, например, в качестве генератора энергии в доме или на производстве, а также в режиме включение-выключение, например в беспилотных летательных аппаратах и автомобилях. Синтезированные по запатентованной технологии электрокатализаторы оказались перспективны для использования как в стационарном режиме, так и в режиме включение-выключение.
«Итогом работы над нашим проектом является разработанный комплексный подход исследования морфологии и электрохимического поведения катализаторов и практические методические указания по проведению экспериментов. Это позволит значительно сократить длительные эксперименты исследователей. Полученная корреляция между морфологией и электрохимическим поведением катализаторов представляет собой ценные знания для ученых, ведущих разработки в области создания топливных элементов и электрокатализаторов», — отметил младший научный сотрудник Кирилл Паперж.
Работа молодых ученых является как никогда актуальной сегодня — в период развития технологической независимости страны и импортозамещения. В первую очередь полученные катализаторы будут применятся в топливных элементах с протонообменной мембраной, которые могут быть применены в совершенно разных областях жизни человека: от портативных зарядных устройств и беспилотных летательных аппаратов до автомобилей и стационарных зарядных станций. Создать высокоактивные и устойчивые к деградации катализаторы возможно. Более того, их можно будет применять в «чистых» транспортных средствах нового поколения, что позволит ускорить внедрения водородной энергетики в повседневную жизнь.
«Разработанные в лабораториях химического факультета Южного федерального университета электрокатализаторы имеют высокий рыночный потенциал, что с одной стороны связано с широкими возможностями их применения — от беспилотных летательных аппаратов до автомобилей, а с другой объясняется общегосударственным курсом на импортозамещение и приобретение технологического суверенитета страны, ростом спроса на отечественные технологии и разработки. По данным аналитического портала Статистики внешней торговли России крупнейшими странами в 2020 году, импортирующими наши катализаторы на носителях, содержащих в качестве активного компонента драгоценные металлы или их соединения российского производства стали Германия (доля по стоимости — 64,19%), Ливан (16,47%), Китай (14,42%), Беларусь и Чехия – 4,92%.
Важно, что рынок постоянно растет и имеет высокий потенциал с позиции обеспечения потребностей промышленности отечественными катализаторами. Так, по данным Международной организации автопроизводителей прогнозируется, что мировой рынок автомобильных катализаторов будет демонстрировать среднегодовой темп роста более трех процентов в течение прогнозируемого периода до 2026 года. В 2022 году импорт катализаторов составил 1,47 миллионов долларов, что представляет дополнительную емкость внутреннего рынка, которую могут занять отечественные предприятия, что позволяет говорить о высоком потенциале рынка катализаторов как в текущий момент, так и в среднесрочной перспективе», — отметила кандидат экономических наук, доцент кафедры менеджмента и инновационных технологий, старший научный сотрудник Института управления в экономических, экологических и социальных системах ЮФУ Екатерина Каплюк.
Уже сегодня разработанные технологии синтеза активно интегрируются в коммерческое производство электрокатализаторов в компании ООО «Прометей РД». Авторы надеются, что подробно представленный ими комплексный подход исследования материалов станет своего рода пособием для ученых, занимающихся разработкой новых катализаторов для водородной энергетики. Исследование проведено в рамках совместной работы коллективов Южного федерального и Кубанского государственного университетов по гранту Кубанского научного фонда.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые уверены, что покрытая водяным льдом юпитерианская луна Европа скрывает внутри себя глобальный океан, но сомневаются в его жизнепригодности. В недавнем исследовании они попытались оценить степень активности в недрах спутника и пришли к неутешительному выводу: тектоника там вряд ли способна обеспечить обогащение воды минералами.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Исследователи Центра языка и мозга ВШЭ с помощью магнитоэнцефалографии изучили, как мозг взрослых и детей реагирует на слова при чтении. Они показали, что у детей мозг дольше обрабатывает даже часто употребляющиеся в речи слова, а слова, которые встречаются редко, и псевдослова обрабатывает одинаково — медленно и по частям. С возрастом система перестраивается: высокочастотные слова переходят на быстрый маршрут, а вот новые сочетания букв по-прежнему анализируются медленно.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
В Олдувайском ущелье на севере Танзании ученые обнаружили скелет слона возрастом 1,78 миллиона лет, а рядом с ним — необычные для того времени каменные орудия. Авторы нового исследования полагают, что им удалось найти древнейшее место разделки гигантской добычи.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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