Исследовательская группа из Мюнхенского технического университета создала наночастицы платины для катализа в топливных элементах. Они оказались в два раза эффективнее самых лучших катализаторов, доступных сегодня.

Статья ученых опубликована в журнале Angewandte Chemie International Edition.

Топливные элементы вполне могут заменить батареи в качестве источника питания для электромобилей. Они потребляют водород и кислород, производя на выходе обычную воду и электроэнергию. Однако платина, используемая в топливных элементах в качестве катализатора, является редкой и чрезвычайно дорогой, что до сих пор ограничивало применение этих устройств.

Исследователи оптимизировали размер частиц платины до такой степени, что эффективность процесса увеличилась вдвое по сравнению с лучшими катализаторами, имеющимися на сегодняшний день.

В поисках идеального решения команда создала компьютерную модель всей системы, чтобы ответить на главный вопрос: насколько малым может быть кластер атомов платины с высоким каталитическим эффектом? Оказалось, что идеальны частицы размером около нанометра, содержащие около 40 атомов платины. Катализаторы такого порядка размеров имеют небольшой объем, но большое количество высокоактивных центров, что приводит к наибольшему увеличению скорости реакции.

Эксперимент по результатам компьютерного моделирования точно подтвердил теоретические прогнозы. Но, по словам авторов, теоретически возможно увеличить эту активность не на 50%, а на 80%. Тогда будет возможным применять подобный материал на практике. С помощью своей компьютерной модели исследователи надеются создать и более сложные формы наночастиц для улучшения характеристик катализаторов.