Группа ученых из Швеции и Китая на базе Университета Умео (Швеция) показала, как уникальный наносплав, состоящий из частиц палладия, встроенных в частицы вольфрама, создает новый тип катализаторов для высокоэффективного восстановления кислорода — наиболее важной реакции в водородных топливных элементах. Результаты эксперимента опубликованы на сайте университета.
Эксперимент обусловлен быстро растущим спросом на новые энергоносители и на устойчивое производство энергии для изменения сегодняшней энергетической системы, основанной на ископаемом топливе, и сопутствующего снижения выбросов загрязняющих веществ.
Системы топливных элементов представляют собой многообещающую альтернативу для производства низкоуглеродистой энергии. Традиционные топливные элементы ограничены необходимостью использования эффективных катализаторов в ходе химических реакций. Исторически платина и ее сплавы часто используется в качестве анодных и катодных катализаторов в топливных элементах, но высокая стоимость платины стимулирует исследователей искать более эффективные катализаторы на основе более дешевых и распространенных веществ.
«В нашем исследовании мы приводим уникальный новый сплав палладия (Pd) и вольфрама (W) в соотношении 7:59, который имеет такую же эффективность, что и платиновый катализатор. Стоимость его в 40 раз ниже», — говорит старший преподаватель кафедры физики университета Умео Томас Вагберг (Thomas Wågberg).
Объяснение высокой эффективноси лежит в уникальной морфологии сплава — это нечто среднее между однородным сплавом и двухфазной системой. Сплав состоит из металлических Pd-островов, встроенных в Pd-W сплав. Островки размеров около одного нанометра в диаметре и состоят из 10-20 атомов, которые подвергаются сегрегации на поверхности. Среда вокруг Pd-островов порождает специальные эффекты, которые все вместе превращают острова в высокоэффективные каталитические горячие точки восстановления кислорода.
«Уникальное формирование материала основывается на методе синтеза, который может быть выполнен в обычной кухонной микроволновой печи. Если бы мы не использовали аргон в качестве защитного инертного газа, то можно было бы синтезировать этот усовершенствованный катализатор в моей собственной кухне», — говорит Вагберг.
Источник иллюстрации: Mattias Pettersson/ Университет Умео
