Новости химической науки > Топливные ячейки без платины

Для замены дорогой и редко встречающейся платины в топливных ячейках исследователи из Китая предлагают топливную ячейку, в которой в качестве катализатора используется никель.

В традиционных топливных ячейках водород разлагается на протоны и электроны на катализаторе из платины. Электроны обеспечивают создание тока, в то время как протоны проникают через кислотную электролитическую мембрану ко второму электроду, где они, взаимодействуя с кислородом, образуют воду.

Формы новой полимерной мембраны QAPS: порошок, раствор и тонкая пленка. (Рисунок из Proc. Natl. Acad. Sci., DOI: 10.1073/pnas.0810041106)

Исследователи из Университета Вухан под руководством Лина Жанга (Lin Zhuang) решили модифицировать щелочные топливные ячейки (в них вместо кислотного электролита используется раствор щелочи), менее подверженные коррозии, чем их кислотосодержащие аналоги. В ячейках такого типа к электроду перемещаются на протоны, а гидроксил-ионы.

Для мембраны ячейки нового типа исследователи использовали новую стабильную пленку на основе полисульфатного полимера, стабилизированного четвертичными аммонийными катионами. Среда, в меньшей степени вызывающая коррозию, позволила исследователям использовать в качестве анодного катализатора наночастицы никеля, а не платины. Для предотвращения окисления наночастиц никеля на воздухе они были покрыты защитным слоем из оксида хрома.

Использование прототипа щелочной топливной ячейки, питаемой водородом и кислородом с анодом из никеля и катодом из серебра позволило генерировать ток мощностью 50 мВ/см². Правда, пока эта мощность не может сравниться с мощностью, необходимой для электромобиля и уже развиваемой топливными ячейками на основе платины – 1 В/см², но Жанг надеется разработать никелевые топливные ячейки с требуемой мощностью за ближайшую пару лет.

Источник: Proc. Natl. Acad. Sci., DOI: 10.1073/pnas.0810041106

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #физическая химия, #химическая технология, #химия поверхности, #химия полимеров