.jpg)
Исследовательская группа Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством профессора материаловедения и инженерии Ю Хуана создала новую конструкцию катализатора для водородных топливных элементов, которая может работать более 200 тысяч часов. Это почти в семь раз выше целевого показателя, установленного Министерством энергетики США для тяжелых транспортных средств.
Для грузовиков, совершающих дальние рейсы, аккумуляторы не всегда эффективны. Их зарядка занимает много времени и затрудняет эксплуатацию. Водородные топливные элементы представляют собой оптимальную альтернативу. Они быстро заряжаются, безопасны для окружающей среды и способны обеспечивать высокую мощность. Топливные элементы вырабатывают электричество, преобразуя водород, и выделяют только водяной пар. Однако для ускорения химических реакций в системе необходим катализатор. Ранее в этой роли использовались сплавы на основе платины, но они со временем теряли эффективность из-за вымывания других металлов при высоких нагрузках.
Чтобы устранить эту проблему, ученые внедрили ультратонкие наночастицы чистой платины в защитные карманы из графена. Этот прочный и проводящий материал состоит из одного слоя атомов углерода. Далее частицы были размещены в пористой углеродной структуре, что позволило добиться одновременно высокой стабильности и эффективности катализатора.
Испытания показали, что новая система обеспечивает выходную мощность 1,08 ватта на квадратный сантиметр. Это сравнимо с обычными аккумуляторами, но при этом в восемь раз легче. Потеря мощности после 90 тысяч циклов нагрузки составила менее 1,1%, когда на сегодняшний день хорошим результатом считается потеря мощности в 10% после 90 тысяч циклов, что сопоставимо с десятью годами эксплуатации. Новый катализатор значительно превышает действующий норматив в 30 тысяч часов службы, установленный для водородных топливных элементов с протонообменной мембраной.
Таким образом, разработанная технология эффективно решает такую ключевую задачу, как сочетание высокой активности с длительной работой. Это делает водородные топливные элементы перспективным решением для дальних перевозок. В целом переход тяжелых грузовиков на водородное топливо может существенно повлиять на снижение выбросов парниковых газов, учитывая, что при доле всего в 5% от общего автопарка они ответственны за четверть всех транспортных выбросов.
