Они улучшили работу электрохимических ячеек на основе протонных керамических мембран (PCEC) — устройств, способных эффективно производить водород и хранить энергию.

Два новых исследования, опубликованных в журналах Nature, решают ключевые проблемы, мешавшие коммерческому использованию этой технологии.

Раньше PCEC быстро выходили из строя при высоких температурах и давлении, потому что в них использовались материалы на основе церия.

Команда Ханьпин Дина нашла решение — заменила их на стабильный оксид циркония бария, который выдерживает экстремальные условия и работает при рекордно низких температурах. Это резко повысило эффективность.

Второе исследование посвящено другому слабому месту — кислородному электроду.

Аспирант Шуанлинь Чжэн и коллеги создали пористую электродную структуру, которая проводит и электроны, и ионы кислорода, и протоны. Благодаря этому скорость реакции выросла, а сами электроды стали долговечнее.

Наши разработки открывают новые возможности для экологически чистой энергетики, — говорит Дин.

Теперь PCEC можно использовать не только для получения водорода, но и в электрохимическом производстве, топливных элементах и даже биосенсорах.

Технология поможет сократить выбросы и сделать промышленность более устойчивой.

Этот прорыв важен по трем причинам:

• Дешевый водород — если PCEC станут массовыми, зеленая энергетика получит доступ к экономичному способу хранения энергии.
• Гибкость — одна и та же технология может и производить водород, и генерировать электричество.
• Снижение зависимости от редких материалов — отказ от церия упрощает производство.

Главный вопрос, который остается после ознакомления с исследованием — масштабируемость. Лабораторные успехи не всегда повторяются в промышленности. Пока неясно, насколько дорогим окажется производство новых электродов и как быстро они деградируют в реальных условиях.

Ранее ученые открыли дешевый способ транспортировки водорода.