С постепенным развитием новой энергетики начали набирать популярность топливные элементы на основе водородного топлива. Проще говоря, это устройство для выработки электроэнергии, которое преобразует химическую энергию топлива в электрическую энергию в основном за счет окислительно-восстановительной реакции с кислородом или другими окислителями.
Хотя водородные топливные элементы разрабатывались в течение многих лет и приносят пользу окружающей среде, они до сих пор не получили широкого распространения. Одной из основных проблем является тест на коммерциализацию. Процесс выработки электроэнергии в аккумуляторе в значительной степени зависит от электрокатализаторов, которые в настоящее время в основном состоят из драгоценного металла платины и они очень дорогие.
Поэтому исследователи усердно работали над разработкой альтернатив. Теперь исследовательская группа под руководством профессора Шао Миньхуа с факультета химической и биологической инженерии Гонконгского университета науки и технологии разработала новый водородный топливный элемент. В настоящее время это не только самая долговечная водородная батарея в мире, но и более экономичная, что открывает путь для более широкого глобального внедрения зеленой энергии.
Ученые разработали гибридный электрокатализатор, состоящий из атомарно диспергированных одиночных атомов Pt и Fe и наночастиц сплава Pt-Fe. Его массовая активность Pt в 3,7 раза выше, чем у коммерческой Pt/C в топливных элементах. Что еще более важно, топливный элемент с низким содержанием Pt в катоде (0,015 мг Pt см-2) по-прежнему имеет превосходную долговечность, сохраняя активность 97% после 100 000 циклов и более 200 часов при напряжении 0,6 В. Значительного падения тока не наблюдалось.
Кроме того, их конструкция не только позволила снизить расход платины на 80 %, но и установила небывалый рекорд по долговечности батареи.
Это исследование демонстрирует важность синергетических эффектов между активными центрами в гибридных электрокатализаторах, а также обеспечивает ценный подход к разработке более активных и долговечных электрокатализаторов с низким содержанием Pt для электрохимических устройств.
Соответствующие результаты исследований были опубликованы в журнале Nature Catalysis.
Исследователи заявили, что новый катализатор может иметь такие превосходные характеристики, потому что он имеет три разных реакционных центра, в то время как другие катализаторы в настоящее время имеют только один.
