Селеновые якоря повысят прочность платиновых катализаторов для топливных элементов
Исследователи из Технологического института Джорджии разработали новую платиновую каталитическую систему, превосходящую по прочности и долговечности представленные в продаже аналоги. В перспективе она может удешевить производство топливных элементов.
Платина часто катализирует реакции окисления-восстановления в ТЭ. Но высокая стоимость металла мешает технологии конкурировать с более дешевыми источниками энергии для автомобилей и домов. Исследователи представили новый способ борьбы с одной из основных причин распада платиновых катализаторов, сообщает sciencedaily.com. Они сосредоточились на спекании – стремлении частиц собраться вместе. Из-за этого сокращается удельная поверхность платины, падает активность катализатора.
Результаты исследования опубликованы в Nano Letters.
Исследователи нашли способ крепления платиновых частиц к углеродному основанию кусочками селена.
«Существуют разные стратегии борьбы со спеканием. Так, используют однородные частицы для снижения химической нестабильности, — объяснил Чжэнмин Цао. – Селен обеспечил сильное взаимодействие платины и углеродного материала, заметно увеличивающее прочность. Одновременно сохраняется каталитическая активность металла».
Процесс начинается с нанесения наносфер селена на углеродное основание. Их расплавляют при высоких температурах, чтобы они равномерно покрыли поверхность. Затем селен реагирует с прекурсором, формируя частицы платины, размером менее 2 нм. Они равномерно распределяются по углеродному каркасу. Ковалентное взаимодействие селена и платины обеспечивает прочное крепление металла к основанию.
«Получившаяся каталитическая система демонстрирует высокую активность и прочность», — сказал профессор Юнан Ся.
Из-за увеличения удельной поверхности система по эффективности катализа в 3 раза превосходит лучшие аналоги. Даже после 20 000 циклов структура сохраняла в 3 раза большую активность, чем давали представленные в продаже продукты.
«Уверен, что материал поможет расширить применение топливных элементов», — подытожил Цао.
