Новосибирские ученые нашли, чем заменить платину в топливных элементах

Углеродный наноматериал можно будет использовать в экологически чистых источниках тока

Ученые Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН разработали новый метод синтеза графена с улучшенными свойствами. Полученный углеродный наноматериал, легированный бором, сможет заменить дорогостоящую платину в топливных элементах, сообщает официальное издание СО РАН «Наука в Сибири». Статья новосибирских ученых опубликована в международном журнале Materials.

Россия включается в графеновую гонку

Графен — один из слоев графита толщиной в атом. Двумерный кристалл, состоящий из гексагонально связанных атомов углерода, можно получить разными способами. Новосибирские ученые использовали темплатный метод, и в качестве темплата — оксид магния. Как рассказал ведущий научный сотрудник ИК СО РАН доктор химических наук Владимир Чесноков, у этого метода есть преимущества — он легко масштабируется, а продукт реакции не содержит нежелательных примесей, например кислорода.

«Нам удалось улучшить свойства углеродного наноматериала. Полученный графен, легированный бором, можно использовать в качестве сенсоров, сорбентов, фотокатализаторов и электрокатализаторов. Кроме того, материал обладает полезными свойствами в электрокаталитических реакциях восстановления кислорода, которые протекают при работе топливных элементов. Эти свойства помогают преобразовать химическую энергию в электрическую», — добавил Чесноков.

Он пояснил, что топливный элемент состоит из проводящей мембраны, которую размещают в центре двух камер. Через одну пропускают водород, через другую — кислород. С каждой стороны наносится платина, которая служит катализатором реакции. Когда водород отдает электрон, получается протон (катион). Он мигрирует через мембрану и взаимодействует с кислородом. 

По его словам, графен, допированный бором, выгоднее применять в таком экологически чистом источнике энергии, чем платину, так как он гораздо дешевле. Кроме того, в процессе работы поверхность платины покрывается окисью углерода, что приводит к ее дезактивации, а с графеном такого не происходит.