Група дослідників зі Школи інженерії Каліфорнійського університету у Лос-Анджелесі досягла значного прогресу у подовженні терміну служби водневих паливних елементів, розробивши нову конструкцію каталізатора. Цей інноваційний пристрій виготовлений з чистої платини та має захисний шар з графену на пористому вуглецевому носії.
Про це розповідає ProIT
Завдяки такому рішенню вдалося продовжити термін служби паливних елементів до понад 200 тисяч годин, що у вісім разів перевищує вимоги Міністерства енергетики США, яке ставить ціль у 30 тисяч годин до 2050 року для водневих паливних систем з протообміною мембраною.
«За прогнозованої вихідної потужності 1,08 Вт на квадратний сантиметр паливні елементи з новим каталізатором можуть забезпечити ту ж продуктивність, що й звичайні батареї, які важать у вісім разів більше», — зазначають розробники.
Нова розробка відкриває перспективи для створення водневих двигунів, зокрема для вантажівок. Хоча вантажівки становлять лише 5% всіх транспортних засобів, вони відповідають за близько чверті шкідливих викидів. Використання водневих паливних елементів може стати екологічно чистішою альтернативою, тоді як акумулятори мають недоліки у вигляді великої ваги та тривалого часу зарядки.
Проблема деградації каталізаторів досі стримувала широке використання водневих паливних елементів. Зазвичай каталізатори з платинового сплаву, які прискорюють хімічні реакції для генерації електричної енергії з водню, втрачають ефективність через вилуговування легуючих металів. Для вирішення цієї проблеми американські інженери покрили платинові наночастинки графеновим шаром, що надає високу міцність та провідність, і вклали ці частинки в пористий вуглецевий матеріал, відомий як Ketjenblack.
Така конструкція забезпечила надійний захист платинових частин від вилуговування. За результатами тесту на довговічність, що імітував реальні умови експлуатації, каталізатор втратив менше 1,1% потужності після 90 тисяч циклів напруги. Для порівняння, зазвичай вважається прийнятним показник втрати потужності понад 10%.
Професор матеріалознавства Ю Хуан, керівник дослідницької групи, підкреслив важливість довговічності для потужних систем паливних елементів: «Ця інновація гарантує, що каталізатор залишиться активним та надійним навіть у складних умовах, типових для далеких перевезень».
