Твердый раствор кобальта и иридия может служить катализатором в различных топливных элементах.

Химики из Новосибирского государственного университета и Института неорганической химии СО РАН выяснили, что твердый раствор кобальта и иридия может служить катализатором в различных топливных элементах. Полученное учеными соединение более устойчиво, чем современные используемые катализаторы. Доклад о разработке нового катализатора был представлен на 15-й Европейской конференции по порошковой дифракции EPDIC15, кратко о результатах исследования сообщает сайт НГУ.

Самая важная часть топливного элемента с твердополимерным электролитом — это мембрана, на которую нанесен катализатор. С одной стороны мембраны подается топливо (водород, метанол, муравьиная кислота и т. д.), с другой — воздух. На аноде происходит реакция окисления подаваемого топлива, и через мембрану переносится положительный заряд. На катоде идет реакция восстановления кислорода с образованием воды. Равный по величине ток отрицательно заряженных частиц идет через внешнюю цепь, совершая полезную работу. Топливные элементы характеризуются высоким КПД и возможностью неограниченного по времени использования при непрерывной подаче топлива и окислителя. Однако для протекания электрохимических реакций на электродах необходим катализатор.

Широкое распространение в качестве катализатора получила платина. Но в процессе использования она либо укрупняется, либо растворяется и уходит из реакционной среды. И стоимость электродов, содержащих платину, составляет больше 70% стоимости самого топливного элемента.

«Иридий в среднем в два раза дешевле платины. За счет добавления в раствор неблагородного металла кобальта стоимость катализатора еще больше снижается. Помимо этого, проявляется синергический эффект — эффективность катализатора возрастает в результате слияния отдельных частей в единую систему. Кобальт-иридиевый сплав работает так же, как платина, и мы имеем ту же эффективность, но при низкой стоимости и более продолжительном сроке службы», — пояснил Евгений Филатов, сотрудник лаборатории синтеза и физико-химических исследований новых композитных катализаторов НГУ.

По словам ученого, обычно получение массивного твердого раствора металлов происходит следующим образом: металлическая стружка гомогенизируются до однородной массы с помощью высоких температур, затем снова измельчается, и операция повторяется необходимое число раз до завершения взаимной диффузии атомов металлов. Но этот метод занимает много времени, и в ИНХ СО РАН используют термолиз двойной комплексной соли металлов, что позволяет ускорить процесс с месяцев до нескольких часов и при этом получить наноразмерные сплавные частицы.