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

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

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 ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как быстро отличить настоящее виски от подделки
Как быстро отличить настоящее виски от подделки

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса