Водородные топливные элементы, подобные тем, что используются в некоторых «зеленых» автомобилях, имеют многообещающие перспективы в качестве альтернативного источника топлива, но для их практического применения в больших масштабах требуется, чтобы они были более эффективными и экономичными.
Исследовательская группа из Университета Центральной Флориды, возможно, нашла способ обойти оба препятствия.
В большинстве водородных топливных элементов используются катализаторы из редкого и дорогого металла - платины. Есть несколько альтернатив, потому что большинство элементов не могут выдержать очень кислотные растворители топливных элементов, присутствующие в реакции, которая преобразует химическую энергию водорода в электрическую энергию. Только четыре элемента могут противостоять коррозионному процессу - платина, иридий, золото и палладий. Первые два являются редкими и дорогими, что делает их непрактичными для крупномасштабного использования. Два других плохо справляются с химической реакцией.
Профессор UCF Сергей Столбов и научный сотрудник с докторской степенью Марисоль Алькантара Ортигоса сосредоточились на том, чтобы сделать золото и палладий более подходящими для реакции.
Они создали структуру, похожую на сэндвич, в которой более дешевые и распространенные элементы сочетаются с золотом, палладием и другими элементами, чтобы сделать ее более эффективной.
Внешний моноатомный слой (верхняя часть сэндвича) состоит либо из палладия, либо из золота. Под ним находится слой, который увеличивает скорость преобразования энергии, а также защищает катализатор от кислой среды. Эти два слоя находятся на нижней части сэндвича - недорогой подложке (вольфрам), которая также играет роль в стабильности катализатора.
«Мы очень воодушевлены нашими первыми попытками, которые предполагают, что мы можем создать два экономичных и высокоактивных катализатора на основе палладия и золота - для водородных топливных элементов, чистого и возобновляемого источника энергии», - сказал Столбов..
Работа Столбова была недавно опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters.
При создании этих структур преобразуется больше энергии, а поскольку более дорогие и редкие металлы не используются, стоимость может быть значительно меньше.
Столбов сказал, что для проверки их предсказаний необходимы эксперименты, но он говорит, что этот подход вполне надежен. Он уже работает с группой в Министерстве энергетики США, чтобы определить, можно ли воспроизвести результаты и иметь ли они потенциал для крупномасштабного применения.
Если бы можно было найти способ сделать водородные топливные элементы практичными и экономичными, автомобили, работающие на бензине и способствующие разрушению озонового слоя, могли бы уйти в прошлое.