Россыпь шариков нанометрового размера, лежащая на поверхности электрода, радикально улучшает его параметры (иллюстрация Vismadeb Mazumder, Shouheng Sun/Brown University).
Для синтеза частиц с заданными свойствами учёные сумели подобрать состав исходной смеси и правильную температуру, при которой шли реакции. В результате в пробирке "конденсировались" ядра из палладия диаметром 5 нанометров, покрытые оболочкой из железа и платины толщиной 1-3 нм.
Тесты показали, что наносферы, применённые в качестве катализатора на катоде топливного элемента, дают в 12 раз больший ток, чем чистая платина того же веса. При этом в новом катализаторе этого металла почти на треть меньше. И есть перспектива дальнейшего сокращения, поскольку наибольшую мощность показали сферы с самой тонкой оболочкой — возможно, её удастся сделать ещё тоньше.
Более того, испытание на выносливость показало, что деградация нового катализатора идёт по меньшей мере на порядок медленнее, чем у чистой платины. Это должно увеличить срок службы топливных элементов с такой начинкой.
 |
Вольт-амперная характеристика опытной топливной ячейки с новым катализатором. Две кривые отражают разницу в производительности до и после теста на долговечность (иллюстрация Vismadeb Mazumder et al./Journal of the American Chemical Society). |
Учёные сообщают, что секрет производительности "нанокатализатора" заключается отнюдь не только в высоком соотношении между площадью поверхности и массой. Похоже, тут работает сложный состав частиц: оболочка и ядро в ходе каталитических реакций обмениваются электронами. Но этот момент ещё нужно прояснить.
В ближайшее время авторы эксперимента намерены доказать, что их технология пригодна для создания не только малых порций катализатора в лаборатории, но и промышленных его объёмов. Детали эксперимента раскрывает статья в Journal of the American Chemical Society.
Источник: Gizmag
