Платино-никелевый катализатор в 20 раз повысил эффективность хранения энергии в водороде

Международная команда ученых разработала новый катализатор с полыми наноячейками, состоящий из сплава никеля и платины. Он в 20 раз эффективнее аналогов, включающих только ценный металл.

Исследование было проведено специалистами из Эйндховенского технологического университета при участии китайских, сингапурских и японских ученых, сообщает sciencedaily.com. Профессор Эмиель Хенсен из ЭТУ хочет использовать новый катализатор для создания электролизера мощностью 10 МВт, размером с холодильник.

Выводы проекта представлены в журнале Science.

К 2050-му правительство Нидерландов хочет удовлетворять почти все энергетические потребности возобновляемыми источниками, вроде солнца и ветра. Им требуется мощная система хранения. Перспективным решением считается система из электролизера и топливного элемента. Первый превращает излишки энергии в водород, второй обратно генерирует электричество.

Обоим устройствам требуется катализатор. Обычно он сделан из платины, но ученые ищут способы удешевить материал.

«Наши китайские коллеги создали сплав из платины и никеля, снижающий стоимость и повышающий активность. Он превращает больше молекул воды в водород каждую секунду. Мы в ЭТУ проанализировали влияние никеля на ключевые этапы реакции, создав компьютерную модель на основе изображений электронного микроскопа. Квантовые химические вычисления позволили предсказать активность нового сплава и понять причину эффективности катализатора», — сказал Хенсен.

Ученые изменили морфологию материала, увеличив количество активных центров.

«Доступ к полым наноячейкам есть снаружи и изнутри. Это создает большую площадь поверхности, увеличивая количество доступного для реакции материала. Структура наноячеек дополнительно повышает активность», — сказал Хенсен.

Вычисления показали, что в обоих случаях она увеличивается в 20 раз по сравнению с существующими платиновыми катализаторами. Ученые подтвердили результаты экспериментально в топливных элементах. После 50 000 прогонов активность катализатора упала незначительно.

Авторы надеются создать на основе материала компактные системы, делающие хранение энергии в водороде общедоступным.