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 Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
За последние 10 тысяч лет направленный естественный отбор способствовал эволюции почти 500 генов в ДНК жителей Западной Евразии, что повлияло на их внешний вид и восприимчивость к различным заболеваниям, установили авторы нового исследования.
Ветер на спутнике Сатурна Титане способен поднимать огромные волны, даже если он очень слабый. Эти волны формируют берега, переносят осадки, перемешивают жидкости и даже влияют на климат луны. Изучая их, планетологи могут понять, как устроены потенциально обитаемые миры за пределами Земли.
За последние 10 тысяч лет направленный естественный отбор способствовал эволюции почти 500 генов в ДНК жителей Западной Евразии, что повлияло на их внешний вид и восприимчивость к различным заболеваниям, установили авторы нового исследования.
Ученые продолжают исследовать фундаментальные частицы на неделимость. На этот раз на БАК исследовали кварки и не нашли у них признаков составной частицы.
Что, если развитые цивилизации во Вселенной не исчезают навсегда, а периодически «выключаются», переживая циклы коллапсов и восстановлений? Модель, разработанная авторами нового исследования, показывает, что такая прерывистая жизнь может объяснить космическую тишину — и переосмыслить будущее Земли.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
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