Идеальный рецепт водородного авто: щепотка цинка заставила платину отдавать максимум энергии без износа
NewsMakerМеньше нагреваем химию, больше пользы на дороге.
Водородные машины часто подают как чистую альтернативу ДВС: вместо выхлопа - вода, вместо зарядки часами - быстрая заправка. Но под красивой витриной остаётся узкое место, которое годами мешает технологии стать массовой. В топливном элементе водород превращается в электричество только благодаря катализатору , и почти всегда роль катализатора выполняет платина. Платина дорогая, со временем теряет эффективность, а сама реакция на поверхности идёт не так быстро, как нужно для мощной и долговечной силовой установки. В результате инженеры получают знакомую связку проблем: высокая цена, ограниченный ресурс и сложное производство.
Команда учёных из Сеульского национального университета попыталась решить задачу с другой стороны - через управление тем, как устроен материал на уровне атомов. Работу вели две группы: под руководством профессора Ын Э Чо с факультета материаловедения и инженерии и профессора Вон Бо Ли из школы химической и биологической инженерии.
Чтобы понять логику работы, нужно разобраться, что именно пытаются улучшить в платиновом катализаторе. В топливных элементах часто используют сплав платины с кобальтом: такие Pt-Co катализаторы могут работать лучше чистой платины. Однако высокая эффективность появляется не просто от смешивания металлов, а от того, как атомы выстроились внутри частицы. В обычном сплаве атомы распределяются довольно хаотично. В интерметаллиде атомы занимают строго упорядоченные позиции, как в клетчатой доске, где у каждой фигуры своё место. В случае Pt-Co исследователи стремятся получить упорядоченную фазу L1₀: регулярная раскладка атомов обычно повышает активность и помогает материалу дольше сохранять свойства.
Главная проблема - как добиться такого порядка на практике. Для формирования L1₀-PtCo обычно требуется очень жёсткая термообработка при высоких температурах. Высокая температура ускоряет перестройку решётки, но одновременно портит катализатор: частицы начинают слипаться, укрупняться, структура становится менее устойчивой. Для топливного элемента такой сценарий плохой: уменьшается полезная поверхность, растут потери, катализатор быстрее деградирует.
Водородные машины часто подают как чистую альтернативу ДВС: вместо выхлопа - вода, вместо зарядки часами - быстрая заправка. Но под красивой витриной остаётся узкое место, которое годами мешает технологии стать массовой. В топливном элементе водород превращается в электричество только благодаря катализатору , и почти всегда роль катализатора выполняет платина. Платина дорогая, со временем теряет эффективность, а сама реакция на поверхности идёт не так быстро, как нужно для мощной и долговечной силовой установки. В результате инженеры получают знакомую связку проблем: высокая цена, ограниченный ресурс и сложное производство.
Команда учёных из Сеульского национального университета попыталась решить задачу с другой стороны - через управление тем, как устроен материал на уровне атомов. Работу вели две группы: под руководством профессора Ын Э Чо с факультета материаловедения и инженерии и профессора Вон Бо Ли из школы химической и биологической инженерии.
Чтобы понять логику работы, нужно разобраться, что именно пытаются улучшить в платиновом катализаторе. В топливных элементах часто используют сплав платины с кобальтом: такие Pt-Co катализаторы могут работать лучше чистой платины. Однако высокая эффективность появляется не просто от смешивания металлов, а от того, как атомы выстроились внутри частицы. В обычном сплаве атомы распределяются довольно хаотично. В интерметаллиде атомы занимают строго упорядоченные позиции, как в клетчатой доске, где у каждой фигуры своё место. В случае Pt-Co исследователи стремятся получить упорядоченную фазу L1₀: регулярная раскладка атомов обычно повышает активность и помогает материалу дольше сохранять свойства.
Главная проблема - как добиться такого порядка на практике. Для формирования L1₀-PtCo обычно требуется очень жёсткая термообработка при высоких температурах. Высокая температура ускоряет перестройку решётки, но одновременно портит катализатор: частицы начинают слипаться, укрупняться, структура становится менее устойчивой. Для топливного элемента такой сценарий плохой: уменьшается полезная поверхность, растут потери, катализатор быстрее деградирует.