В России повысили стабильность материала для водородных топливных элементов

Ученые Центра компетенций НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики" на базе Федерального исследовательского центра (ФИЦ) "Институт катализа СО РАН" получили материал для электродов, содержащий никель и фосфор, который не боится глубокого окисления. В перспективе такая разработка может повысить мощность щелочных водородных топливных элементов, сообщили в пресс-службе центра. Исследование опубликовано в научном журнале Journal of Electroanalytical Chemistry.

Водородный топливный элемент состоит из электрохимических ячеек, в каждой из которых есть пара электродов (катод и анод), покрытых катализаторами. Между электродами движутся электроны, создавая ток. В производстве щелочных топливных элементов есть проблема - необратимое окисление никелевых электродов, которые для удешевления производства применяются вместо платиновых. Никель легко окисляется на воздухе и теряет способность активно превращать водород в воду и электричество. В результате такие топливные элементы работают не на полную мощность.

 Исследователи Водородного центра компетенций НТИ разрабатывают и изучают новые материалы для водородной энергетики.

"Ученые создали никель-фосфорный материал методом электроосаждения, который исследовали в реакции окисления водорода в модельной низкотемпературной ячейке. Модельная система позволяет изучать конкретное, отдельное явление, отсекая лишние процессы, которые присутствуют в ячейке реального топливного элемента", - сообщили в пресс-службе.

Новый материал для электродов

"Мы обнаружили, что никель-фосфорный образец в электрохимической ячейке легко может восстанавливаться практически до исходного состояния после глубокого окисления. Чисто никелевый материал окисляется необратимо. Мы заинтересовались этим эффектом и после детальных исследований выяснили, что на поверхности полученного никель-фосфорного катализатора быстро образуется фосфатная "шуба" - оболочка, которая практически моментально защищает и сохраняет свойства исходного материала. После окисления мы можем легко вернуть систему в исходное состояние, и она снова будет работать эффективно", - цитирует пресс-служба ведущего автора исследования, младшего научного сотрудника центра Алексея Кузнецова.

Как отмечает ученый, процесс восстановления никель-фосфорного катализатора можно сравнить с окислением алюминия. В чистом виде алюминий бурно реагирует с кислородом или водой. Но на его поверхности легко и быстро образуется тонкая пленка оксида, которая хорошо его защищает, благодаря чему металл можно безопасно использовать.

В планах ученых - повысить активность синтезированного материала в окислении водорода до более высокого уровня, чтобы его можно было применять в реальных топливных элементах, сохраняя его свойства.

"Возможно, обнаруженный эффект найдет применение и в других областях, например, для повышения коррозионной устойчивости материалов, используемых в агрессивных средах", - добавили в пресс-службе.