Группа исследователей из Школы инженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе достигла значительного прогресса в продлении срока службы водородных топливных элементов, разработав новую конструкцию катализатора. Этот инновационный прибор изготовлен из чистого платины и имеет защитный слой из графена на пористом углеродном носителе.
Об этом сообщает ProIT
Благодаря такому решению удалось продлить срок службы топливных элементов до более чем 200 тысяч часов, что в восемь раз превышает требования Министерства энергетики США, которое ставит цель в 30 тысяч часов до 2050 года для водородных топливных систем с протонно-обменной мембраной.
«При прогнозируемой выходной мощности 1,08 Вт на квадратный сантиметр топливные элементы с новым катализатором могут обеспечить ту же продуктивность, что и обычные батареи, которые весят в восемь раз больше», — отмечают разработчики.
Новая разработка открывает перспективы для создания водородных двигателей, в частности для грузовиков. Хотя грузовики составляют лишь 5% всех транспортных средств, они отвечают за около четверти вредных выбросов. Использование водородных топливных элементов может стать экологически чистой альтернативой, тогда как аккумуляторы имеют недостатки в виде большого веса и длительного времени зарядки.
Проблема деградации катализаторов до сих пор сдерживала широкое использование водородных топливных элементов. Обычно катализаторы из платинового сплава, которые ускоряют химические реакции для генерации электрической энергии из водорода, теряют эффективность из-за вымывания легирующих металлов. Для решения этой проблемы американские инженеры покрыли платиновые наночастицы графеновым слоем, который придает высокую прочность и проводимость, и внедрили эти частицы в пористый углеродный материал, известный как Ketjenblack.
Такая конструкция обеспечила надежную защиту платиновых частиц от вымывания. По результатам теста на долговечность, который имитировал реальные условия эксплуатации, катализатор потерял менее 1,1% мощности после 90 тысяч циклов напряжения. Для сравнения, обычно считается приемлемым показатель потери мощности более 10%.
Профессор материаловедения Ю Хуан, руководитель исследовательской группы, подчеркнул важность долговечности для мощных систем топливных элементов: «Эта инновация гарантирует, что катализатор останется активным и надежным даже в сложных условиях, типичных для дальних перевозок».
