Источник: «ИА «Хакасия»
Ученые из Хакасского госуниверситета им. Н. Ф. Катанова совместно с коллегами из Сибирского федерального университета (Красноярск), Института физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН (Красноярск) и Национального исследовательского университета МИСиС (Москва) определили наилучшую структуру нанокомпозита (сплава) из платины и палладия в качестве перспективного катализатора в электрохимических реакциях для использования в топливных элементах, заменив дорогую платину. Результаты исследований опубликованы в авторитетном научном журнале The Journal of Physical Chemistry
Платина является очень дорогим, но наиболее часто используемым материалом для электрохимического восстановления кислорода и каталитического окисления водорода. В настоящее время усилия ученых направлены на снижение использования дорогостоящей платины. Одно из перспективных направлений — создание сплавов, например, с более дешёвым палладием.
Такие сплавы перспективны для применения в низкотемпературных топливных элементах, которые используются в том числе в космической промышленности и самолетостроении. Водородные топливные элементы обладают высоким КПД (более 50 %) и абсолютно экологически чистые. Основная проблема заключается в том, что, в качестве катализатора химической реакции на электродах используется обычно платина, стоимость которой составляет примерно 70 % от цены всего топливного элемента. Снижение использования платины в топливных элементах можно достигнуть нанесением её слоя на палладий, а увеличение удельной поверхности такого материала может быть достигнуто за счет формирования наночастицы, в которой ядро из палладия покрыто атомарным слоем платины, что и предложили учёные.
«Избыток электронной плотности на поверхности наночастицы будет способствовать протеканию химической реакции. В нашей работе мы изучили наночастицы платины и палладия различного строения и структуры при помощи квантово-химического моделирования и определили структуру наночастиц, в которых перераспределение электронной плотности между ядром и оболочкой будет иметь наибольшее значение, что будет приводить к увеличению каталитический активности. Другим важным выводом работы является определение условий при которых возможно существование таких структур», — пояснил доцент кафедры программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем ХГУ кандидат физико-математических наук Илья Чепкасов.
