Ученые предложили новый метод синтеза катализаторов для зеленой энергетики
Способ создания высокоэффективных бифункциональных катализаторов реакций электровосстановления кислорода и электроокисления воды разработали исследователи из Института катализа СО РАН и Рурского университета (Германия), 9 декабря сообщает пресс-служба института.
Восстановление в новых катализаторах происходит с помощью комбинации наноструктурированных оксидов переходных металлов и углеродных нанотрубок. Такой процесс может иметь широкое применение в альтернативной энергетике для создания обратимых топливных элементов и металл-воздушных батарей.
Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале ChemElectroChem.
Один из авторов статьи, старший научный сотрудник Института катализа, к. х. н. Мария Казакова рассказала: «Комбинация наноструктурированных оксидов переходных металлов и углеродных материалов — многообещающий подход для получения недорогих, высокоэффективных и стабильных бифункциональных катализаторов для реакций электровосстановления кислорода (ORR) и электроокисления воды (OER). Эти реакции применяются в технологиях возобновляемых источников энергии — они протекают в обратимых топливных элементах и металл-воздушных батареях. Наша разработка позволит решить проблему медленной кинетики ORR/OER, которая затрудняет зарядку и разрядку устройств, и достичь высокой эффективности и обратимости реакций».
Бифункциональными называются катализаторы, которые ускоряют разные реакции общего химического процесса. Улучшить показатель бифункциональной активности ORR/OER помог выбор структуры катализатора в виде многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) с нанесенными на них наночастицами смешанного оксида железа и кобальта (FeCoOx).
Свойства МУНТ настраивались в ходе их синтеза легированием азотом в присутствии аммиака и последующей окислительной обработки. Как сообщила Мария Казакова, изменяя концентрацию азота, исследователи управляли структурой, химическим составом поверхности и дефектностью нанотрубок. А окислительные реакции, кроме этого, еще и обеспечили гидрофильные свойства поверхности для увеличения дисперсности наночастиц FeCoOx.
Ученые считают, что полученные ими «результаты могут быть стратегически рассмотрены при разработке высокоэффективных обратимых электрокатализаторов ORR / OER».
