Ученые химического факультета ЮФУ разработали новый метод производства катализаторов для передовых экологичных двигателей. Предложенная импортозамещающая технология позволяет получать катализаторы, не уступающие зарубежным аналогам и даже превосходящие их по целому ряду характеристик.

Электрокатализаторы – одни из основных компонентов низкотемпературных топливных элементов (НТЭ), широко применяемых в «чистых» транспортных средствах нового поколения. Качество катализатора, прежде всего, определяет мощностные характеристики и срок службы НТЭ. По словам специалистов, повысить эффективность топливного элемента можно за счет управления микроструктурой электрокатализаторов при их производстве.

В одном из последних исследований ученые ЮФУ нашли нужный метод управления микроструктурой катализаторов. Новая технология позволяет варьировать параметры катализатора в зависимости от задач финального устройства. Технология отличается от аналогов простотой, масштабируемостью и отсутствием добавок, загрязняющих окружающую среду, – в своей работе специалисты применяли экологически безопасные жидкофазные методы синтеза.

«Чем лучше электрокатализатор, тем быстрее протекают токообразующие реакции и тем выше мощность конечных устройств. Наши катализаторы ускоряют химические превращения в НТЭ и повышают их устойчивость к загрязнителям, содержащимся в топливе, и к продуктам окисления метанола», – объяснил аспирант кафедры электрохимии ЮФУ Кирилл Паперж.

Производство новых катализаторов на основе предложенной технологии может быть полностью импортонезависимым. При этом стоимость отечественных материалов будет существенно ниже, чем у зарубежных аналогов, а функциональные характеристики значительно выше по ряду параметров.

НТЭ с новыми катализаторами будут востребованы при производстве автомобилей, поездов, кораблей, беспилотных летательных аппаратов, портативных зарядных устройств и других современных экологичных транспортных и энергетических систем.

«Мы синтезировали электрокатализаторы, которые могут применяться в качестве анода в НТЭ, работающих как на метанольном топливе, так и на водородо-воздушных топливных смесях», – рассказал Кирилл Паперж.

Еще одна особенность нового подхода – возможность за один цикл произвести более одного грамма катализатора, тогда когда другие технологии обеспечивают выход продукта в 10 раз меньше, отметили ученые.

«Важной характеристикой катализаторов является площадь электрохимически активной поверхности: чем это значение выше, тем быстрее может протекать токообразующая реакция. У нашего материала площадь активной поверхности больше в два раза, чем у лучшего коммерческого аналога», – отметил ученый.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Catalysts. В настоящий момент исследователи разрабатывают новые способы улучшения микроструктуры каталитических материалов за счет применения ультрафиолетового облучения в процессе синтеза.