Найден способ повысить эффективность метанольных топливных элементов

Энергоэффективность топливных элементов на основе окисления метанола, перспективных для автомобильной и технической промышленности, можно увеличить, используя в них электроды из тонких пленок металлических стекол на основе палладия. Такие стекла были разработаны международной группой исследователей, в которую вошли сотрудники Дальневосточного федерального университета. Статья ученых опубликована в журнале Nanoscale.

Тонкие пленки из металлических стекол на основе палладия, золота и кремния (Pd₇₉Au₉Si₁₂) – перспективный материал для топливных элементов, в том числе для метанольных, которые могут широко использоваться для автомобилей и другой специальной техники, которая должна мгновенно развивать усилие, а значит, обладать подходящей системой питания. Электрод из металлического стекла, разработанный международной командой ученых, на 85% эффективнее окисляет метанол по сравнению с платиновыми аналогами. Более того, такое стекло намного более устойчиво к коррозии из-за своей аморфной структуры. Для платиновых электродов, имеющих стабильную кристаллическую решетку, деградация – большая проблема.

«В научной литературе была информация о возможных перспективах металлического стекла в качестве материала для таких электродов. Однако речь шла о макроскопических образцах. Мы показали, что тонкие наноразмерные пленки металлического стекла, осажденные на доступные кремниевые подложки, могут быть использованы для эффективного окисления метанола. При этом пленки остаются стабильными после значительного количества рабочих циклов. Опираясь на полученные результаты, можно существенно расширить область поиска новых материалов для сферы энергетики», – говорит один из авторов работы, доцент кафедры компьютерных систем Школы естественных наук ДВФУ Юрий Иванов.

Для реального применения нового материала необходимо масштабировать и оптимизировать разработанные электроды под существующие топливные элементы. Ученые планируют продолжить поиск оптимальных композиций металлических стекол, чтобы увеличить производительность и стабильность топливных ячеек на основе окисления метанола, КПД которых варьируется сегодня от 40 до 60%. Для сравнения, КПД бензинового двигателя – всего 20-30%.