Новости химической науки > Железный катализатор для топливных ячеек

Новый метод позволяет получать дешевые железосодержащие катализаторы для топливных ячеек. Производительность новых железосодержащих катализаторов практически сравнивается с производительностью, традиционно используемой в таких устройствах, платины.

Новое исследование направлено на решение актуального вопроса – поиска адекватной замены металлов платиновой группы в топливных ячейках и, в перспективе, понижения стоимости топливных ячеек для применения в автомобильной промышленности.

С помощью коммерчески доступного пористого углеродного материала (сверху) можно получить чрезвычайно активный железосодержащий катализатор для топливных ячеек (снизу). (Рисунок из Science, 2009, 324, 71).

Главное препятствие на пути коммерциализации автомобилей, работающих на водородном топливе, представляет собой высокая стоимость топливных ячеек, целью которых является получение электрической энергии за счет окисления водорода.

Топливные ячейки на основе полимер-электролитных мембран [polymer-electrolyte-membrane (PEM)] обычно содержат платиновый катализатор, ускоряющий процессы, протекающие на электродах. Многие годы исследователи пытаются понизить стоимость топливных ячеек, заменив платину более дешевым железом, которое считается наиболее подходящим кандидатом. Однако до настоящего времени активность железосодержащих катализаторов в окислении водорода оставляла желать лучшего. Так, активный центр система Pt/C позволяет производить до 25 реакций окисления водорода в секунду, в то время как на самых эффективных железосодержащих катализаторах протекает лишь 0,4 реакции в секунду.

Исследователи из Национального Института научных исследований Канады (Квебек) описывают способ получения железосодержащего катализатора для PEM-топливных ячеек, сравнимый по активности с платиновыми катализаторами.

Мишель Лефевр (Michel Lefèvre), Эрик Пройетти (Eric Proietti) и Жан-Поль Доделе (Jean-Pol Dodelet) использовали сухую реакцию углерода, ацетата железа фенантролина при нагреве с последующей обработкой сухой смеси газообразным аммиаком. В результате такого подхода исследователи получили материал, в котором каталитически активные ионы железа были координированы с пиридиновыми группами фенантролинового лиганда, эти комплексы располагались в микропорах углеродного носителя. Исследователи отмечают, что пока активность топливной ячейки с таким катализатором постепенно падает в процессе её эксплуатации.

Источник: Science, 2009, 324, 71

метки статьи: #кинетика и катализ, #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия