Американские ученые уточнили активную форму катализатора, которая позволяет повысить энергоэффективность топливных элементов. Результаты работы представлены в журнале Nature Communication.
Топливный элемент — электрохимическое устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в электричество, минуя процессы горения. Теоретически такие устройства могут обладать повышенным (до 80 процентов) коэффициентом преобразования химической энергии в электрическую. На практике энергоэффективность топливных элементов незначительна, кроме того, в их катализаторах используются дорогостоящие драгоценные металлы.
В новом исследовании ученые рассмотрели возможность применения в топливных элементах железосодержащих катализаторов. Такие катализаторы являются бюджетной альтернативой драгоценным металлам, но их изготовление ограничено неуточненным составом. В частности, известно, что в него должны быть включены железо, углерод и азот. Трудности вызывает именно определение конкретной формы соединения.
С этой целью авторы обработали смесь различных соединений из азота, углерода и железа газообразным хлором. Это позволило избирательно удалять примеси, которые не были задействованы в снижении содержания кислорода. В результате команда упростила состав смеси до частиц одного типа — инкапсулированных углеродом железных наночастиц. Такой катализатор был способен обеспечить рассеяние газообразного кислорода и его последующее преобразование в жидкость.
Возможность этой реакции дает ученым надежду на создание энергоэффективных топливных элементов. По словам профессора Эндрю Геверта, упрощение состава соединения также позволяет говорить о более экологически чистых активных катализаторах. Кроме того, такая структура упрощает их настройку и оптимизацию. Команда продолжит работу над совершенствованием технологии. Не исключается, что она может найти применение в электрическом транспорте и других сферах.
