Дни дорогостоящих платиновых катализаторов сочтены

Буквально на днях мы сообщили о том, что исследователи нашли способ сократить количество платины в катализаторах топливных элементов, а сегодня стало известно, что американские исследователи открыли новый эффективный катализатор совсем без платины.

Дешевый аналог, который разработали ученые из Калифорнийского университета в Беркли, способен вырабатывать водородное топливо из воды с эффективностью платины, которая пока является самым эффективным, но и самым дорогим катализатором реакции расщепления воды.

Катализатор состоит из листов карбида нанометровой толщины. Изготовлен он с помощью процесса самосборки, основанного на совершенно неожиданном ингредиенте — желатине.

— Платина дорогая, поэтому нужны альтернативы, заявил старший автор Ливей Лин, профессор. — В качестве основы мы использовали желатин и дополнили компонентами, которых на планете достаточно. Так и получили недорогой материал для важных каталитических реакций.

Результаты опубликованы в издании Advanced Materials.

Как получают водород

Чтобы разделить воду на кислород и водород, достаточно пропустить через нее электрический заряд, способный разорвать связи между атомами молекулы воды. Полученный водород используется в топливных элементах, а также в устройствах для хранения возобновляемой энергии, такой как солнечная и ветряная.

Однако просто взять и воткнуть в стакан с водой электрод — крайне неэффективный способ. На протяжении вот уже 20 лет ученые ищут катализаторы, способные ускорить эту реакцию, чтобы она была практичной и пригодной для масштабирования.

— Пока доминирует использование водяного газа для получения водорода в промышленных масштабах. Однако здесь есть побочный продукт — углекислый газ, сообщил первый автор Цзинь Инь Чжан. — В последнее десятилетие растут объемы производства водорода электрокаталитическим путем. Для электрогидролиза требуются эффективные и доступные катализаторы.

В процессе создания нового катализатора ученые смешали желатин с ионами металлов — молибдена, вольфрама и кобальта — и с водой, а затем дали смеси высохнуть.

— Когда желатин высыхает, он самостоятельно собирается слой за слоем, отметил Лин. — Ионы металла оказываются внутри этих слоев.

Нагрев смеси до 600 градусов по Цельсию запускает реакцию металлических ионов с атомами углерода в желатине, в результате чего образуются большие тонкие листы нанометрового металлического карбида, а излишки желатина сгорают.

Ученые испытали эффективность новых катализаторов, поместив их в воду и пропустив через них электрический ток. Лучше всех сработал слой карбида молибдена, чуть менее эффективным был карбид вольфрама, и хуже всех проявил себя карбид кобальта. Зато если к ионам молибдена в начале реакции добавляли немного кобальта, итоговая эффективность возрастала.

— Мы не исключаем, что другие формы карбида окажется еще более эффективными, признал Лин.

Одна из причин успешности катализатора — его двухмерная форма, поскольку воде для реакции прежде всего требуется большая площадь поверхности, а не объем.

Рецепт получения нового катализатора довольно прост, и ничто не помешает масштабировать его производство.

— Мы сравнили эффективность новинки с платиновым катализатором и практически не заметили разницы, заключил Лин. — Это значит, что дорогую платину наконец-то есть чем заменить.

15.12.2018


Подписаться в Telegram



Энергия

Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии

Использование электрохимии для разделения...

В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения
В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения

Исследование ученых ТПУ позволит улучшить...

Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках
Никель поможет отказаться от токсичного кобальта в батарейках

Поскольку литий-ионные батареи используются бу...

Перовскит обрел свое место под солнцем
Перовскит обрел свое место под солнцем

Перовскитные солнечные элементы привлекают бол...

В заброшенных шахтах нашли энергию на триллионы долларов
В заброшенных шахтах нашли энергию на триллионы долларов

Новая технология под названием Подземное ...

На черном свет клином не сошелся
На черном свет клином не сошелся

Удел солнечных панелей — лежать на&...

В Якутии нашли потенциальную основу сверхъемких аккумуляторов
В Якутии нашли потенциальную основу сверхъемких аккумуляторов

Группа ученых из Кольского научного центр...

Российские химики продвинулись в изготовлении органических батарей
Российские химики продвинулись в изготовлении органических батарей

Ученые Санкт-Петербургского государственного у...

В России разработали недорогую технологию очистки нефти от серы
В России разработали недорогую технологию очистки нефти от серы

Технология с использованием электромагнит...

Роботы ближайшего будущего обойдутся без батарей
Роботы ближайшего будущего обойдутся без батарей

Если мы упоминаем автономные источники эн...

Дни дорогостоящих платиновых катализаторов сочтены
Дни дорогостоящих платиновых катализаторов сочтены

Буквально на днях мы сообщили о ...

Проблема хранения энергии будет решена
Проблема хранения энергии будет решена

Инженеры из Массачусетского технологическ...

Поиск на сайте

Магазин

  
Kingston HyperX 3K 240GB (SH103S3/240G)8290.00 руб.

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Деревья в опасности: грибы-паразиты могут уничтожить целые леса
Деревья в опасности: грибы-паразиты могут уничтожить целые леса
Древние охотники-собиратели жили в условиях постоянного напряжения и насилия
Древние охотники-собиратели жили в условиях постоянного напряжения и насилия
Алмазные материалы могут превращать парниковый газ в ценное топливо
Алмазные материалы могут превращать парниковый газ в ценное топливо
Новый инструмент редактирования генов может быть опасен для здоровья
Новый инструмент редактирования генов может быть опасен для здоровья
Носимое устройство для родовых кровотечений: спасение или новая угроза?
Носимое устройство для родовых кровотечений: спасение или новая угроза?
Новое покрытие-хамелеон изменит способ обогрева и охлаждения зданий
Новое покрытие-хамелеон изменит способ обогрева и охлаждения зданий
Городские птицы заплатили за свет глазами
Городские птицы заплатили за свет глазами
Орангутанг, а не шимпанзе, является предком человека
Орангутанг, а не шимпанзе, является предком человека
Забудьте о достижениях: исследование показало, что они не делают вас счастливыми
Забудьте о достижениях: исследование показало, что они не делают вас счастливыми
Прекрасным дамам - прекрасные смартфоны
Прекрасным дамам - прекрасные смартфоны
Разработан алгоритм определения продажности сайтов
Разработан алгоритм определения продажности сайтов
Исследована галактика с активным формирование звезд
Исследована галактика с активным формирование звезд
Современные технологии и инновации в полиграфии
Современные технологии и инновации в полиграфии
Новые датчики движения реагируют на пожарных
Новые датчики движения реагируют на пожарных

Новости компаний, релизы

КАИ и Микрон будут готовить инженерные кадры для микроэлектроники
КАИ и Микрон будут готовить инженерные кадры для микроэлектроники
В КНИТУ проходят семинары Минобрнауки России по вопросам защиты государственной тайны
В КНИТУ проходят семинары Минобрнауки России по вопросам защиты государственной тайны
У женщин, прошедших силиконовую имплантацию груди, обнаружены нарушения иммунитета
У женщин, прошедших силиконовую имплантацию груди, обнаружены нарушения иммунитета
Исследование лихенологов СПбГУ поможет вернуть каменным мавзолеям Башкирии средневековый вид
Исследование лихенологов СПбГУ поможет вернуть каменным мавзолеям Башкирии средневековый вид
Ученые ТПУ создали новый вид функционально-градиентной оптической керамики
Ученые ТПУ создали новый вид функционально-градиентной оптической керамики