Группа исследователей из Школы инженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе нашла способ продлить срок службы водородных топливных элементов.
В частности, разработчики представили инновационную конструкцию катализатора из чистой платины и защитного слоя из графена с пористым углеродным носителем. Решение на основе защиты платинового материала с помощью графена позволило продлить срок службы катализатора топливных водородных элементов до более 200 тыс. часов. Это в 8 раз превышает требования Министерства энергетики США по достижению срока службы мощных систем с водородными топливными элементами с протообменной мембраной до 30 тыс. часов к 2050 году.
Разработка открывает путь к производству соответствующих водородных двигателей для грузовиков. Несмотря на то, что грузовики составляют лишь 5% от общего объема транспортных средств, на них приходится почти четверть от всех вредных транспортных выбросов. Использование аккумуляторов предлагает более чистую альтернативу, однако проблемой является их вес и медленное время зарядки, что ограничивает их использование в грузовых транспортных средствах.
«При прогнозируемой выходной мощности 1,08 Вт на квадратный сантиметр топливные элементы с новым катализатором могут обеспечить ту же производительность, что и обычные батареи, которые весят в восемь раз больше», — отмечают разработчики.
Водородные топливные элементы предусматривают значительно более быструю заправку и более перспективную альтернативу. Однако проблемой была постоянная деградация катализатора, что ограничивало их широкое использование. Обычные катализаторы из платинового сплава, используемые для ускорения химических реакций генерации электрической энергии из водорода, со временем теряют эффективность, поскольку легирующие металлы выщелачиваются в условиях агрессивной среды
Для решения этой проблемы американские инженеры покрыли сверхтонкие платиновые наночастицы защитным слоем из графена, который обладает высокой прочностью и проводимостью. Затем они вложили эти покрытые графеном частицы в пористый углеродный материал-носитель под названием Ketjenblack.
Такая конструкция позволила защитить платиновый материал от выщелачивания. По результатам теста на долговечность, имитирующего реальные условия вождения с 90 тыс. циклов напряжения, катализатор показал потерю мощности, составившую менее 1,1%. Для сравнения, обычно, хорошим считается результат потери в более 10%. По словам руководителя исследовательской группы, профессора материаловедения Ю Хуана, такой уровень долговечности прогнозирует срок службы водородных топливных элементов до более 200 тыс. часов.
«Мощные системы топливных элементов должны выдерживать суровые условия в течение длительного времени, поэтому долговечность является ключевой проблемой. Эта инновация гарантирует, что катализатор останется активным и надежным даже в сложных условиях, типичных для дальних перевозок», — подчеркнул Ю Хуан.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature
Источник: Interesting Engineering
Favbet Tech – это IT-компания со 100% украинской ДНК, которая создает совершенные сервисы для iGaming и Betting с использованием передовых технологий и предоставляет доступ к ним. Favbet Tech разрабатывает инновационное программное обеспечение через сложную многокомпонентную платформу, способную выдерживать огромные нагрузки и создавать уникальный опыт для игроков.
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: