Новости химической науки > Катализатор борется с отравлением топливных ячеек

Исследователи из США разработали катализатор на основе наночастиц, способствующий эффективному окислению моноксида углерода, обычно загрязняющего водород, использующийся для работы топливных ячеек.

Главная проблема, появляющаяся при использовании топливных ячеек, заключается в том, что водород, использующийся в качестве топлива, часто содержит CO, который образуется в процессе производства водорода. CO отравляет электроды топливной ячейки, понижая ее эффективность.

Группы Брайана Айххорна (Bryan Eichhorn) из Университета Мэриленда и Маноса Маврикакиса (Manos Mavrikakis) из Университета Висконсина разработали катализатор для предпочтительного окисления CO. Катализатор состоит из рутениевого ядра, заключенного в оболочку из платины.

Графическое отображение сплава, наночастицы типа «ядро-оболочка» и двух связанных между собой монометаллических наночастиц. (Pt обозначена черным, Ru – крсным). (Рисунок из Nat. Mater., 2008, DOI: 10.1038/nmat2156)

Исследователи обнаружили, что поток водорода, очищенный с помощью нового катализатора, самопроизвольно возгорается при 30°C, в то время как для возгорания водорода, очищенного с помощью традиционных катализаторов требуется температура 85-170°C. Это позволяет предположить, что новый катализатор позволяет добиться более эффективной очистки водорода от CO.

Исследователи считают, что усиление активности нового катализатора обуславливается наличием большего количества активных платиновых центров, не занятых СО, а также новым маршрутом процесса, в результате которого водород способствует окислению CO за счет образования гидроперекисных интермедиатов.

В дальнейшем исследователи надеются получить новый электрокатализатор, который, в перспективе, заменит существующие материалы анода и катода топливных ячеек. Айххорн добавляет, что сочетание методов точного синтеза наночастиц наряду с теорией электронного строения нанообъектов дает возможность предсказания и получения новых типов катализаторов.

Источник: Nat. Mater., 2008, DOI: 10.1038/nmat2156

метки статьи: #кинетика и катализ, #нанотехнологии, #физическая химия, #химическая технология, #химия поверхности