Ржавчина вместо платины: как новое открытие может изменить будущее водородных автомобилей

Мир активно движется к нулевым выбросам, и всё чаще в центре внимания оказываются водородные автомобили. Они работают на топливных элементах, выделяющих лишь водяной пар, и рассматриваются как реальная альтернатива электрокарам. Хотя пока массового распространения такие машины не получили, крупнейшие производители — Hyundai и Toyota — продолжают инвестировать в их развитие, стремясь вывести технологию на новый уровень.

Фото: Pixabay by geralt, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/ Водород Главная проблема — хранение водорода

Несмотря на перспективность водородного транспорта, его использование сталкивается с одной ключевой проблемой — хранением и выделением водорода. Боргидрид натрия (БГН) уже показал себя как эффективный носитель, способный выделять водород при контакте с водой. Но для запуска реакции необходимы катализаторы из драгоценных металлов, таких как платина, что делает технологию слишком дорогой для масштабного внедрения.

"Зелёная ржавчина" против платины

Недавнее исследование, опубликованное в журнале ACS Catalysis, предлагает прорывное решение. Учёные выяснили, что так называемая "зелёная ржавчина" — минерал гидроксид железа смешанной валентности — может стать экономичной и эффективной заменой платине. Ранее материал считался нестабильным, но команда из японского исследовательского центра MANA нашла способ повысить его надёжность и производительность.

Как работает новый катализатор

Чтобы превратить ржавчину в катализатор, исследователи добавили к ней медь. В результате на краях частиц образовались наноразмерные кластеры оксида меди. Эти микроструктуры создали активные зоны для выделения водорода, что значительно повысило скорость реакции. Более того, "зелёная ржавчина" способна поглощать солнечный свет и передавать энергию через медные кластеры, ещё больше усиливая процесс.

Эффективность без дорогих технологий

Испытания показали впечатляющий результат: катализатор обеспечил высокую частоту выделения водорода, сопоставимую, а в некоторых случаях даже превосходящую показатели традиционных катализаторов на основе платины. Дополнительным преимуществом стала возможность работы при комнатной температуре, что делает процесс простым, масштабируемым и экономически выгодным.

Японский след

Исследование провели специалисты из Группы послойной нанохимии в MANA под руководством доктора Юсуке Иде, при участии Эзз-Элрегала и доктора Мицутакэ Ошикири. Центр работает при Национальном институте материаловедения в Цукубе (Япония) и известен своими разработками в области наноматериалов и "умных" технологий для энергетики.

Сравнение катализаторов для водородного топлива Критерий Платина «Зелёная ржавчина» (с медью) Стоимость Очень высокая (десятки тысяч $/кг) Низкая, сырьё доступно повсеместно Эффективность реакции Высокая Сопоставима или выше при модификации Температурные условия Требует повышенных температур Работает при комнатной температуре Экологичность Ограниченные запасы, тяжёлая добыча Возобновляемый, безопасный для природы Масштабируемость Сложно, дорого Простая адаптация к промышленному масштабу Доступность сырья Редкий металл Железо и медь — распространены Новая эра для водородных машин

Если технология получит промышленное развитие, производство топлива для водородных автомобилей станет значительно дешевле. Это может открыть дорогу массовому внедрению водородного транспорта, снизить зависимость от лития и редкоземельных металлов, а также ускорить переход к устойчивой энергетике.

будущее экология автомобили  

Правда.Ру