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
Forum Energetyki Obywatelskiej 2026: NFOŚiGW zapowiada program wsparcia dla społeczności energetycznych
We Wrocławiu odbyło się Forum Energetyki Obywatelskiej 2026, podczas którego NFOŚiGW zapowiedział ogólnopolski program wsparcia społeczności energetycznych z budżetem 80 mln zł. Wydarzenie podkreśliło kluczową rolę energetyki rozproszonej w transformacji energetycznej Polski.
Respect Energy jako pionier: pierwsza farma PV na rynku usług bilansujących w Polsce
Respect Energy otworzył nowy rozdział w polskiej energetyce – farma fotowoltaiczna w Zwartowie jako pierwsza w kraju została zakwalifikowana do świadczenia usług bilansujących. To przełom dla OZE i szansa na nowe źródła przychodów dla producentów zielonej energii.
ORLEN wzmacnia infrastrukturę na czas kryzysu – wnioski z Kongresu Chemii Polskiej
Podczas 13. Kongresu Polska Chemia przedstawiciele ORLEN i PERN omówili wyzwania stojące przed rynkiem paliw w niestabilnych czasach. Podkreślono znaczenie odporności infrastruktury, dywersyfikacji dostaw i inwestycji w logistykę dla bezpieczeństwa energetycznego Polski.
Nowe przepisy umożliwiają rozpoznawanie miejsc podziemnego składowania CO₂ w Polsce
Opublikowano rozporządzenie rozszerzające obszary, na których można prowadzić prace związane z poszukiwaniem i rozpoznawaniem potencjalnych miejsc podziemnego składowania CO₂. Nowe regulacje mają wspierać rozwój technologii CCS w sektorach trudnych do dekarbonizacji.
Nowe rozwiązania dla wykonawców: PSE usprawnia współpracę na inwestycjach energetycznych
Polskie Sieci Elektroenergetyczne wdrożyły szereg rozwiązań umownych i organizacyjnych, które mają poprawić efektywność współpracy z wykonawcami inwestycji. Inicjatywa powstała w wyniku dialogu z branżą budowlaną i projektową.
URE ostrzega przed fałszywymi kontrolami instalacji fotowoltaicznych
Urząd Regulacji Energetyki ponownie alarmuje o przypadkach podszywania się pod kontrolerów instalacji fotowoltaicznych. Sprawdź, kto ma prawo do przeprowadzania kontroli i jak się chronić przed oszustami.
Komentarze