Ученым удалось улучшить качество катализаторов для топливных элементов

Эффективную технологию производства одноатомных катализаторов для топливных элементов разработали ученые из Исследовательского центра функциональных композитных материалов Корейского института науки и техники (KIST), 18 июня сообщает журнал Small Methods.

Хотя платиновые катализаторы обычно используются в щелочных топливных элементах, они дороги и имеют проблемы, связанные со стабильностью при использовании в щелочных топливных элементах.

В результате одноатомные катализаторы (SAC), сформированные на углеродных носителях, постепенно занимают место в качестве альтернативных катализаторов следующего поколения. Однако широкому внедрению одноатомных катализаторов препятствует сложность методов их синтеза при производстве. Эти сложные процессы необходимы для предотвращения образования связей между атомами металла, которые связаны с ухудшением характеристик катализатора.

Ученым удалось изготовить высокоэффективные одноатомные катализаторы на основе кобальта с помощью электрической дуги. Производительность метода для кобальта соответствует промышленному уровню — 10 г/ч.

В электрической дуге обработке подвергается смесь металла и углерода. После разложения составляющих на атомы наступает этап рекомбинации, при котором атомы металла заполняют пространства в кристаллической наноуглеродной решетке. Результаты также показали, что этот метод синтеза одноатомного катализатора применим к различным переходным металлам, включая платину, кобальт, марганец, никель и железо.

Было показано, что разработанные катализаторы обладают более чем в два раза большей способностью к восстановлению кислорода и более чем в 10 раз большей долговечностью, чем традиционные платиновые катализаторы. Эти одноатомные катализаторы на основе кобальта также показали значительно лучшие результаты, чем существующие катализаторы на основе кобальта, при работе в реальных топливных элементах.

«Мы предложили способ использовать более дешевые катализаторы в качестве альтернативы дорогим платиновым катализаторам в щелочных топливных элементах следующего поколения. Мы ожидаем, что применение этих катализаторов выйдет за рамки процессов проектирования и производства щелочных топливных элементов следующего поколения», — сказал доктор Нам Донг Ким из KIST.