Нов катализатор изненадващо утроява ефективността на горивните клетки

Горивните клетки привличат все по-голямо внимание поради високата си ефективност и екологичност. Особено място сред тях заемат твърдооксидните горивни клетки, които имат най-висока ефективност и са съвместими с различни видове горива: водород, биогаз, природен газ. Тяхната ефективност обаче е ограничена от недостатъчно високата скорост на реакцията в електродите. Екип от учени от Южна Корея е разработил процес, който само за 4 минути значително подобрява ефективността на твърдооксидните горивни клетки.

Общата ефективност на твърдооксидните горивни клетки се определя главно от кинетиката на окислително-редукционната реакция, протичаща в катода. Скоростта на реакцията в катода е по-ниска от тази в анода, което ограничава общата скорост на реакцията. В търсене на решение на този проблем учените разработват нови материали за катоди с висока активност на реакцията на редукцията на кислорода, но обикновено им липсва химическа стабилност, съобщава Phys.org.

Екип от химици от Корейския институт за напреднали технологии и университета в Пусан изследва свойствата на композитния електроден материал LSM-YSZ, който широко се използва в промишлеността поради отличната си стабилност. В резултат на това те разработиха процес за отлагане на нанослой от празеодимов оксид върху повърхността на електрода. Този катализатор активно стимулира реакцията. Прилагането на слоя значително подобрява работата на твърдооксидните горивни клетки.

Тестовете показват, че твърдооксидните горивни клетки с електроди, покрити с новия материал, показват при 650 градуса по Целзий рекордна енергийна плътност за LSM-YSZ – три пъти по-висока от тази на електродите без покритие.

Новият метод работи при стайна температура и атмосферно налягане и не изисква сложно оборудване или химически процеси. Когато композитният електрод се потопи в разтвор с празеодимови йони и под въздействието на електрически ток, възникват хидратни оксидни йони. Те реагират с празеодимовите йони и образуват утайка, която покрива електрода. След изсъхване покритието се превръща в оксид, който остава стабилен и стимулира реакцията на електродите при високи температури. Целият процес отнема само 4 минути.