Группа исследователей под руководством профессора Джон-сон Ю из Департамента энергетических наук и инженерии в DGIST (президент Кунву Ким) успешно синтезировала наночастицы сплава платины и кальция с использованием жидкофазного метода. Эти наночастицы служат катализатором, который одновременно повышает эффективность и долговечность водородных топливных элементов — перспективной технологии экологически чистой энергии нового поколения.
Результаты опубликованы в журнале Small.
Предыдущие исследования показали, что сочетание платины с щелочноземельными металлами, такими как кальций, может привести к созданию катализаторов с отличными характеристиками и долговечностью. Однако кальций сложен в обращении с точки зрения электрохимии, что крайне затрудняет его сплавление с платиной. В результате практические методы синтеза наночастиц сплава платины и кальция оставались недостаточно разработанными во всём мире.
Недавно разработанный катализатор, синтезированный с помощью жидкофазной обработки, имеет структуру ядро-оболочка с упорядоченно расположенными атомами кальция и платины во внутреннем ядре и богатой платиной оболочкой снаружи. Такая структура считается идеальной для катализаторов топливных элементов, поскольку в ней сочетается высокая реакционная способность платины со стабилизирующим эффектом кальция.
Исследовательская группа применила наночастицы платины и кальция в качестве анодного катализатора в практических условиях водородного топливного элемента и достигла показателей эффективности и долговечности, превышающих цели Министерства энергетики США на 2025 год. Другими словами, катализатор продемонстрировал уровень производительности, подходящий для немедленного применения в водородных транспортных средствах и производстве электроэнергии.
Чтобы выяснить причину такого достижения, исследовательская группа сотрудничала с командой профессора Кая С. Экснера в Университете Дуйсбург-Эссен в Германии для проведения теоретических исследований. Результаты показали, что сильное взаимодействие между атомами платины и кальция отвечает за высокую долговечность и долгосрочную эффективность катализатора.
Профессор Джон-сон Ю из DGIST заявил: «Часто бывает сложно добиться того, чтобы катализаторы топливных элементов одновременно обеспечивали высокую производительность и долгосрочную долговечность. Наночастицы сплава платины и кальция, разработанные в этом исследовании, не только демонстрируют отличные характеристики и долговечность, но и предлагают низкую стоимость производства, что делает их весьма перспективной технологией, способной значительно ускорить коммерциализацию водородных топливных элементов в различных областях применения».
Гьян-Баримах Калеб, студент команды профессора Джон-сон Ю в DGIST, участвовал в качестве первого автора, а исследование проводилось в сотрудничестве с Университетом Дуйсбург-Эссен в Германии.
Предоставлено Институтом науки и технологий Кёнбук в Тэгу.