Российские ученые удешевили платиновые катализаторы
Химики из Ростова-на-Дону создали новый тип платиновых наночастиц, позволяющих уменьшить количество драгоценного металла в катализаторах или значительно повысить их эффективность. Их описание было представлено в International Journal of Hydrogen Energy.
"Существует возможность получать аналогичные наночастицы с другими металлами, которые могут оказаться более эффективными. Более того, наши опыты расширили представления о том, как исходные состав и архитектура биметаллических наночастиц влияют на изменения их состава и структуры при эксплуатации", - рассказывает Владимир Гутерман из Южного Федерального университета.
Водородная энергетика - один из путей преодоления "нефтяной зависимости" и снижения воздействия человека на климат. Главное препятствие для ее развития - большие затраты энергии на получение водорода и его окисление в топливных элементах. Сегодня для этого используются катализаторы на базе палладия, платины или других дорогих благородных металлов.
Химики и биологи достаточно давно пытаются найти им замену, используя различные соединения и наночастицы из никеля и ряда других более дешевых металлов, а также белки различных микробов. Пока ни одна из этих "альтернатив" не стала заменой для платины - они или обладают низкой эффективностью, или же быстро приходят в негодность при эксплуатации.
Как сообщает пресс-служба Российского научного фонда, Гутерман и его коллеги решили эту проблему, удешевив и при этом повысив эффективность платиновых катализаторов, экспериментируя с наночастицами, состоящими из различных сплавов "ложного серебра" и других металлов.
Комбинирование платины с другими металлами, как давно считают ученые, может замедлить деградацию катализаторов и повысить их эффективность. В прошлом, химики пытались покрыть наночастицы из никеля, меди и других металлов оболочкой из платины, однако первые опыты же показали, что это сделать не так просто, как кажется.
Оказалось, что формой таких частиц достаточно сложно управлять, как и защищать их уязвимую сердцевину от контакта с агрессивными молекулами из внешней среды. Российские химики выяснили, что их нестабильность была связана с тем, что граница между слоями металла была слишком резкой.
Руководствуясь этой идеей, Гутерман и его команда создали новый тип частиц, в которых концентрация атомов платины равномерно увеличивалась от ядра к поверхности наноструктур. Как показали первые тесты, такие наночастицы деградировали примерно в 7-8 раз медленнее, чем их предшественники.
Подобные катализаторы, как отмечает ученый, можно производить и из других типов металлов, применяемых при создании топливных ячеек. Это ускорит эволюцию водородной энергетики и поможет экономике Земли выйти на траекторию устойчивого развития.
