Углеродный наноматериал, разработанный российскими учеными, открывает новые перспективы для создания экологически чистых и экономичных источников энергии.
Исследователи из Института катализа имени Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН представили инновационный метод получения графена с улучшенными характеристиками. Созданный ими бор-легированный углеродный наноматериал способен заменить дорогостоящую платину в топливных элементах, что может значительно удешевить производство экологически чистой энергии. Об этом сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири», а подробности разработки опубликованы в международном научном журнале Materials.
Инновационный метод синтеза
Графен представляет собой ультратонкий материал толщиной всего в один атом углерода, образующий двумерную кристаллическую решетку. Новосибирские химики применили темплатный метод синтеза, используя в качестве матрицы оксид магния. Как пояснил доктор химических наук Владимир Чесноков, ведущий научный сотрудник института, этот подход обладает ключевыми преимуществами: он легко масштабируется для промышленного производства, а конечный продукт не содержит нежелательных кислородных примесей, что критически важно для каталитических свойств материала.
Многофункциональный материал будущего
«Нам удалось существенно улучшить функциональные характеристики углеродного наноматериала, — отметил Владимир Чесноков. —
Обратите внимание: Как использовать биомассу в качестве источника энергии?.
Полученный бор-легированный графен демонстрирует высокую эффективность не только как электрокатализатор, но и как материал для сенсоров, сорбентов и фотокатализаторов. Особенно важны его свойства в реакциях электрокаталитического восстановления кислорода — ключевых процессах, которые происходят в топливных элементах при преобразовании химической энергии в электрическую».Принцип работы и преимущества
Ученый подробно объяснил механизм работы топливного элемента: устройство состоит из проводящей мембраны, разделяющей две камеры. В одну камеру подается водород, в другую — кислород. Обычно на обе стороны мембраны наносится платиновый катализатор. В процессе реакции водород отдает электроны, образуя протоны, которые проходят через мембрану и взаимодействуют с кислородом, генерируя электрический ток.
Графен, легированный бором, предлагает революционную альтернативу. Этот материал не только значительно дешевле платины, но и лишен ее главного недостатка — склонности к дезактивации. Поверхность платины в процессе эксплуатации постепенно покрывается оксидом углерода, что снижает эффективность катализатора. Графеновый аналог демонстрирует стабильность и сохраняет свои каталитические свойства в течение длительного времени.
Больше интересных статей здесь: Промышленность.
Источник статьи: Углеродный наноматериал можно будет использовать в экологически чистых источниках тока.