Группа исследователей под руководством профессора Джонг Сун Ю из департамента энергетической науки и инженерии в DGIST разработала новую структуру сплава, которая может значительно улучшить характеристики электродных катализаторов — ключевого компонента водородных топливных элементов.
Улучшение реакции восстановления кислорода
В этом исследовании была улучшена реакция восстановления кислорода (ORR) на катоде — ключевой фактор эффективности топливного элемента. Ожидается, что это будет способствовать развитию экологически чистых энергетических технологий нового поколения.
Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials.
Водородные топливные элементы привлекают внимание как экологически чистая технология, которая в процессе генерации электроэнергии выделяет только воду. Однако платина (Pt), драгоценный металл, в основном используется в качестве катализатора, необходимого для улучшения производительности и долговечности. В результате повышение эффективности и снижение затрат остаются основными задачами исследований.
Введение переходных металлов
Исследовательская группа внедрила переходные металлы с «магнитными свойствами», такие как железо (Fe) и кобальт (Co), в сплавы на основе платины, чтобы вызвать уникальные магнитные характеристики в атомном расположении.
В результате им удалось разработать новую структуру (L10-PtPdFe) — упорядоченный тройной сплав платины-палладия-железа (Pt-Pd-Fe). Этот катализатор показал гораздо более высокую активность ORR, чем обычный сплав того же состава (кубический L12-PtPdFe).
Было обнаружено, что это улучшение является результатом сильных магнитных взаимодействий, возникающих из-за атомного расположения.
Даже в ходе строгих испытаний на долговечность, проведённых в реальных условиях работы водородных топливных элементов, этот катализатор превысил целевые показатели активности и долговечности, установленные Министерством энергетики США на 2025 год.
Профессор Джонг Сун Ю заявил: «Это исследование представляет новый принцип повышения производительности водородных топливных элементов. Мы определили магнитные свойства как ещё один критический фактор, определяющий производительность катализатора».
Мухаммад Ирфансья Мaulana — первый автор исследования
Это исследование было проведено Мухаммадом Ирфансья Маулана, аспирантом департамента энергетической науки и инженерии в DGIST. Кроме того, это исследование проводилось в сотрудничестве с исследовательской группой под руководством профессора Соина Бэка из Корейского университета, которая предоставила теоретический анализ.
Предоставлено Институтом науки и технологий Кёнбук в Тэгу (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, DGIST).