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 В среднем человек зевает от семи до двадцати трех раз в день. Ученые Пермского Политеха рассказали, что происходит в этот момент с организмом, на кого не распространяется «заразительное» действие, как его эффект меняется в зависимости от наличия стресса, головной боли, сонливости и скуки и почему связь зевоты, нехватки воздуха и терморегуляции вторична.
Международная группа ученых провела необычный эксперимент. Исследователи взяли образцы фекалий у детей с разными типами темперамента и пересадили их крысам. После этого животные начали вести себя по-разному: те, кто получил микробиоту от активных детей, стали смелее и больше исследовали новое пространство. Это открытие намекает на то, что бактерии, живущие в кишечнике с детства, в какой-то мере способны влиять на формирование личности.
Ученые из Московского физико-технического института и НИЦ «Курчатовский институт» разработали новую теоретическую основу для описания фотоэффекта — одного из фундаментальных процессов взаимодействия света и вещества. Они впервые показали, что если измерять вероятность перехода электрона не в обычное, а в закрученное состояние, обладающее собственным моментом вращения, то можно предсказать и наблюдать новые типы асимметрий, особенно важных для изучения «зеркальных» молекул. Этот подход, обобщающий классическое явление фотоэлектронного циркулярного дихроизма, открывает путь к созданию более чувствительных методов анализа сложных органических соединений.
Международная группа ученых провела необычный эксперимент. Исследователи взяли образцы фекалий у детей с разными типами темперамента и пересадили их крысам. После этого животные начали вести себя по-разному: те, кто получил микробиоту от активных детей, стали смелее и больше исследовали новое пространство. Это открытие намекает на то, что бактерии, живущие в кишечнике с детства, в какой-то мере способны влиять на формирование личности.
Международная команда ученых обнаружила в море Уэдделла ранее неизвестное место массового гнездования антарктических рыб Lindbergichthys nudifrons. Океанологи зафиксировали скопления более тысячи ухоженных гнезд, расположенных по сложным геометрическим узорам. Коллективное расселение помогает рыбам защищаться от хищников.
Обитающий в полярных районах Северного полушария гренландский кит (Balaena mysticetus) живет более двух столетий и почти не болеет раком. Секрет его долголетия оказался скрыт в клетках соединительной ткани, ответственной за заживление ран: при пониженной температуре в них активируется особый белок, усиливающий восстановление поврежденной ДНК.
Проанализировав данные наблюдений, полученных с помощью наземных обсерваторий за последние два десятилетия, астрономы обнаружили потенциально обитаемый мир — суперземлю Gliese 251 c (GJ 251 с). Планета обращается вокруг красного карлика на расстоянии около 18 световых лет от Земли и считается одним из самых перспективных кандидатов для поисков жизни.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.
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