Przełomowy żelazowy katalizator może zrewolucjonizować czystą energię wodorową
Chińscy naukowcy opracowali nowy katalizator na bazie żelaza, który może zastąpić platynę w ogniwach paliwowych PEMFC. Innowacyjna konstrukcja zapewnia wysoką wydajność i trwałość, otwierając drogę do tańszej i bardziej dostępnej energii wodorowej.
Nowy katalizator żelazowy – alternatywa dla platyny w ogniwach paliwowych
Ogniwa paliwowe z membraną do wymiany protonów (PEMFC), określane często jako „banki energii wodorowej”, przekształcają wodór i tlen w energię elektryczną, a produktem ubocznym jest jedynie woda. Mimo wysokiej sprawności i zerowej emisji, ich szerokie zastosowanie ogranicza kosztowna platyna wykorzystywana jako katalizator.
Chińskie badania: przełomowy katalizator z żelaza
Zespół naukowców z Chińskiej Akademii Nauk opracował wysokowydajny katalizator żelazowy, który może ograniczyć zależność PEMFC od platyny. Nowa konstrukcja, określana jako „wewnętrzna aktywacja, zewnętrzna ochrona”, przynosi rekordową efektywność i trwałość.
Tradycyjne katalizatory Fe/N-C mają ograniczoną dostępność aktywnych miejsc na powierzchni, co utrudnia ich praktyczne zastosowanie. Dodatkowo, są podatne na reakcje prowadzące do degradacji metalu i spadku wydajności.
Unikalna budowa katalizatora
Zespół pod kierownictwem prof. Dan Wang (Shenzhen University) i prof. ZHANG Suojiang (Instytut Inżynierii Procesowej Chińskiej Akademii Nauk) opracował katalizator pojedynczoatomowy Fe na zakrzywionych powierzchniach (CS Fe/N-C) o nanokonfekcjonowanej, wielopowłokowej strukturze (HoMS). Każda nanocząstka (ok. 10 nm × 4 nm) składa się z wielu powłok, gdzie atomy Fe są skoncentrowane wewnątrz.
Atomy żelaza osadzone są głównie na wewnętrznych, zakrzywionych powierzchniach, a zewnętrzna warstwa grafityzowanego węgla osłabia wiązanie produktów pośrednich reakcji tlenowych i ogranicza powstawanie szkodliwych rodników hydroksylowych.
Wyniki badań i wydajność
Badania spektroskopowe wykazały, że 57,9% miejsc Fe znajduje się w katalitycznie aktywnym stanie niskospinowym D1. Obliczenia teoretyczne potwierdziły, że specjalna konstrukcja katalizatora zwiększa wydajność i trwałość poprzez kontrolę oddziaływań elektrostatycznych i osłabienie wiązania tlenu.
Katalizator osiągnął nadpotencjał redukcji tlenu na poziomie 0,34 V, co jest lepszym wynikiem niż dla struktur płaskich. Dodatkowo ograniczał powstawanie nadtlenku wodoru, poprawiał selektywność i trwałość – po ponad 300 godzinach pracy zachował 86% aktywności, osiągając rekordową gęstość mocy 0,75 W/cm2 przy 1,0 bar H2-powietrze.
Znaczenie dla rozwoju technologii wodorowych
Nowy katalizator CS Fe/N-C stanowi istotny postęp w rozwoju wydajnych i trwałych ogniw paliwowych bez metali z grupy platynowców. Opracowana przez chińskich naukowców koncepcja może przyczynić się do upowszechnienia czystej energii wodorowej w transporcie, elektronice i energetyce stacjonarnej.
Źródło: ScienceDaily
Obserwuj
Może Cię również zainteresować
Green Gas Poland 2026 – najważniejsze wydarzenie branży biogazu i biometanu
Green Gas Poland 2026, organizowane przez Unię Producentów i Pracodawców Przemysłu Biogazowego i Biometanowego (UPEBBI), to najbardziej prestiżowa doroczna konferencja sektora biogazu i biometanu w Polsce. W 2026 roku wydarzenie odbędzie się w dwóch odsłonach – wiosennej i jesiennej – gromadząc liderów rynku, samorządowców, inwestorów oraz ekspertów branżowych.
Nowoczesna hurtownia fotowoltaiczna Jelonek.store – kompleksowe zaplecze dla branży OZE
Rynek odnawialnych źródeł energii w Polsce rozwija się w bardzo dynamicznym tempie. Rosnące zainteresowanie fotowoltaiką oraz magazynowaniem energii sprawia, że instalatorzy i firmy wykonawcze coraz częściej poszukują partnerów, którzy są w stanie zapewnić nie tylko wysokiej jakości komponenty, ale również ich realną dostępność, szybkie terminy realizacji oraz wsparcie techniczne.
Energa Operator wdraża FDIR – szybsza reakcja na awarie i krótsze przerwy w dostawie prądu
Energa Operator uruchomiła w pełni automatyczny system FDIR w gdańskim oddziale, skracając czas przywracania zasilania do zaledwie 2 minut i 29 sekund. To pierwsze tak kompleksowe wdrożenie tej technologii w Polsce.
Awaria połączenia elektroenergetycznego Polska-Szwecja – system pozostaje stabilny
Połączenie energetyczne między Polską a Szwecją zostało tymczasowo wyłączone z powodu usterki. Polskie Sieci Elektroenergetyczne zapewniają, że system działa stabilnie i spełnia wszystkie kryteria bezpieczeństwa.
ORLEN i KOWR łączą siły na rzecz rozwoju biogazu i biometanu w Polsce
Grupa ORLEN oraz Krajowy Ośrodek Wsparcia Rolnictwa rozpoczynają strategiczną współpracę, której celem jest rozwój instalacji biogazowych i biometanowych. Inicjatywa ma przyspieszyć dekarbonizację transportu i zwiększyć udział odnawialnych gazów w polskiej energetyce.
Nowa ustawa ochroni beneficjentów programu Czyste Powietrze przed skutkami nierzetelnych wykonawców
Ministerstwo Klimatu i Środowiska przygotowało projekt ustawy mający wesprzeć osoby poszkodowane przez nieuczciwych wykonawców w programie Czyste Powietrze. Nowe przepisy przewidują zawieszenie dochodzenia zwrotu zaliczek oraz wsparcie w odzyskiwaniu należności od firm objętych postępowaniami karnymi.
Komentarze