Исследователи РТУ МИРЭА разработали новые электродные материалы для водородно-кислородных топливных элементов, сообщили «Первому техническому» в университете. Учёные выяснили: пористый никель с нанесёнными на него наночастицами платины и никеля в соотношении 3:1 даёт на 65% больше мощности, чем стандартные углеродные материалы.
Водородные топливные элементы преобразуют химическую энергию водорода и кислорода в электричество, выделяя только чистую воду. Главная проблема их массового внедрения — дороговизна и невысокая эффективность электродов. Команда учёных под руководством Марины Лебедевой из РТУ МИРЭА предложила решение: вместо чистой платины использовать биметаллические наночастицы платины и более доступного никеля, а в качестве основы-подложки — пористый никель, а не традиционную углеродную бумагу или ткань.
В ходе испытаний макетов топливных ячеек образец с пористым никелем и наночастицами показал удельную мощность 67,2 мВт/см². Это значительно выше, чем у углеродных аналогов. Секрет кроется в структуре пористого никеля, напоминающей губку с множеством каналов и пор. Такая поверхность обеспечивает равномерное распределение каталитических наночастиц и беспрепятственный доступ водорода и кислорода к местам реакции.
Авторы подчеркивают, что они не просто тестировали порошки в лаборатории, а собирали работающие прототипы мембранно-электродных блоков — ключевых узлов реального топливного элемента. Полученные цифры по току и мощности могут служить прямым ориентиром для инженеров, проектирующих новые источники энергии.
Помимо этого, научный коллектив модифицирует полимерные мембраны («сердце» топливного элемента) с помощью наночастиц платиновых металлов. Такая модификация повышает удельную мощность ячейки и увеличивает срок её службы. Также учёные впервые предложили эффективный способ оценки энергетических параметров топливных ячеек с использованием специальной электронной нагрузки, упрощающей получение и анализ экспериментальных данных.
Разработки российских учёных могут ускорить появление водородных автомобилей с большим запасом хода, обеспечить энергией удалённые объекты и стать основой для автономного питания современной электроники.