Гонконгские ученые усовершенствовали водородный топливный элемент

Исследовательская группа Гонконгского университета науки и технологии (HKUST) под руководством профессора Шао Миньхуа представила новый водородный топливный элемент. По словам ученых, на сегодняшний день он является не только самым долговечным в мире, но и более экономичным, что в свою очередь расширит возможности применения «зеленой» энергии и будет способствовать достижению углеродной нейтральности.

Перспективные в экологическом отношении водородные топливные элементы ранее не получили широкого коммерческого применения ввиду их откровенно высокой стоимости, ведь применяемые в них электрокатализаторы делались из платины. Поэтому ученые попытались заменить платину более распространенными и недорогими материалами, такими как железо-азот-углерод, но эти материалы либо оказались неэффективными в производстве электроэнергии, либо имеют недолговечными. Тогда они снова вернулись к дорогостоящему металлу, но, благодаря новой формуле, сократили его долю сразу на 80%, при этом еще и установив рекорд прочности ячейки.

Как отмечают исследователи, несмотря на небольшое содержание платины, новый гибридный катализатор сумел сохранить каталитическую активность платины на уровне 97 % после 100 000 циклов ускоренных стресс-тестов по сравнению с текущим катализатором, производительность которого обычно снижается более чем на 50 % после 30 000 циклов. В другом испытании новый топливный элемент не показал снижения производительности после 200 часов работы.

Одной из причин такой выдающейся производительности стало то, что новый катализатор имеет три разных активных центра реакции вместо одного в существующих катализаторах. Новая формула смеси, содержащая атомарно диспергированную платину, отдельные атомы железа и наночастицы платины и железа, ускоряет скорость реакции и достигает каталитической активности в 3,7 раза выше, чем у самой платины. А чем выше каталитическая активность, тем большую мощность она обеспечивает.

Теперь, по словам директора Энергетического института HKUST профессора Шао, стоит задача не только дальнейшего совершенствованию катализатора, но и обеспечения его совместимости с автомобилями на топливных элементах и ​​другими электрохимическими устройствами.

— …водородный топливный элемент — это устройство для преобразования энергии, необходимое для достижения углеродно-нейтрального мира, — подчеркнул ученый. — Необходимо расширить его использование в условиях нашей борьбы с изменением климата.