Ученые предложили способ удешевления топливных элементов электромобилей

Исследователи из нескольких американских университетов предложили методику, помогающую выбрать оптимальное количество металла для электродов автомобильных ТЭ. Подход может помочь удешевить технологию и ускорить ее распространение.

В проекте участвовали специалисты университетов Пердью, Джона Хопкинса и Калифорнийского университета Ирвина, сообщает sciencedaily.com. Результаты представлены в журнале Science.

Внимание группы было сосредоточено на ТЭ, вроде системы, установленной на новой Toyota Mirai. Автомобиль не выделяет выхлопных газов, но его использование за пределами Калифорнии ограничено из-за дорогих платиновых электродов. Исследователи использовали силы, действующие на металлической поверхности, для определения оптимальной толщины элементов.

Свою теорию команда протестировала на палладии, схожим по характеристикам с платиной.

«Мы меняли свойства тонких металлических листов, выступающих электрокатализаторами в электродах, — сказал профессор Джеффри Грили из Университета Пердью. – Конечная цель – протестировать методику на разных металлах».

В прошлом ученые пытались использовать внешние силы для растягивания или сжатия поверхности электрокатализаторов. Но такой подход уменьшал стабильность структур. С помощью компьютерных симуляций группа Грили предсказала, что лучше манипулировать внутренними силы на поверхности палладиевых катализаторов. Согласно расчетам, для оптимизации их работы будет достаточно структуры из 5 слоев, толщиной 1 атом каждый.

«Это напоминает некоторые архитектурные объекты, не нуждающиеся во внешних балках и колоннах за счет распределения и баланса растягивающих и сжимающих усилий», — сказал Чженьхуа Чжен, один из первых и ответственных авторов.

Опыты, проведенные в лаборатории Чао Ванга из Университета Джона Хопкинса, подтвердили прогнозы симуляций. Они показали, что метод может повысить активность катализаторов в 10-50 раз, используя на 90% меньше металла, чем в существующих электродах для ТЭ. Добиться этого позволили поверхностные усилия в структурах атомарной толщины, поддерживающие определенное расстояние между атомами.

«Меняя толщину, мы добились большего напряжения. За счет этого можно ускорять желаемые реакции», — сказал Ванг.