Чудовищно высокая для простого потребителя цена водородных автомобилей объясняется наличием в их составе топливных элементов очень редкого благородного металла — платины. Для сравнения: электромобиль примерно в 3 раза дороже авто с ДВС, а водородный автомобиль в 3 раза дороже электромобиля, и разница получается в неподъемные 9 раз. Но ученые Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН разработали новый наноматериал, который может стать альтернативой дорогостоящей платины.
SFERA — Pro Технологии
Графен вместо платины
Что такое топливные элементы? Это устройства, которые преобразуют химическую энергию водорода и кислорода в электрическую без выделения вредных выбросов. Самым активным и стабильным катализатором для топливных элементов является платина. Однако этот металл очень дорогой и очень редкий. Поэтому ученым нужно было найти менее дорогостоящий катализатор для топливных элементов. И у них получилось.
«Нам удалось улучшить свойства углеродного наноматериала. Полученный графен, легированный бором, можно использовать в качестве сенсоров, сорбентов, фотокатализаторов и электрокатализаторов. Кроме того, материал обладает полезными свойствами в электрокаталитических реакциях восстановления кислорода, которые протекают при работе топливных элементов. Эти свойства помогают преобразовать химическую энергию в электрическую», — приводит издание «Наука в Сибири» слова ведущего научного сотрудника ИК СО РАН Владимира Чеснокова.
SFERA — Pro Технологии
Производство графена
Графен — один из слоев графита толщиной в атом.
Он имеет ряд уникальных свойств: является самым тонким и прочным материалом в мире; обладает высокой тепло- и электропроводностью; весьма гибкий. Также неотъемлемым плюсом графена является способность изменять свою структуру под воздействием различных факторов. К тому же графен гораздо выгоднее в качестве катализатора, чем платина.Ранее Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию по физике за первое получение графена на практике. Они использовали метод эксфолиации, который сводится к уменьшению количества монослоев в графите. Однако главным недостатком такого метода является невозможность масштабирования.
Сейчас российские ученые использовали темплатный метод получения графена.
SFERA — Pro Технологии
«В качестве темплата мы взяли оксид магния. Его зауглероживали бутадиеном-1,3 при температуре 600°C, после чего частицы темплата покрылись тонкой углеродной пленкой. Затем с помощью обработки в соляной кислоте мы удалили оксид магния. Остался графеновый лист, который мы легировали фенилборной кислотой», — цитирует «Глобальная энергия» доктора химических наук Владимира Чеснокова.
Этот метод не только легко масштабируется, но и позволяет улучшить свойства углеродного наноматериала.
Будущее автомобилестроения — за графеном
Таким образом, применение графена, легированного бором, позволит сделать топливные элементы дешевле в разы, хотя не отрицаем, что в заголовке мы погорячились.
Но углерод — довольно распространенный на Земле материал, и технологии массового производства графена в России имеются. Поэтому если масштабировать производство и хоть частично монополизировать рынок, а Россия уже практически монополизировала производство графеновых нанотрубок, то огромные объемы выпуска графена действительно сделают водородные топливные элементы на порядок более дешевыми, чем те же аккумуляторы у электромобилей.
SFERA — Pro Технологии
И учитывая, что водород — гораздо более эффективный метод хранения энергии, то будущее автомобилестроения будет предопределено.
Свежие комментарии