Нанопровода платины позволят создать доступные энергоячейки

Создание длинных платиновых нанопроводов в University of Rochester позволит в скором времени создать энергоячейки, которые будут иметь приемлемую цену. Публикация об этом исследовании напечатана в журнале Nano Letters, в ней говорится, что платиновые нанопровода позволят увеличить срок службы и эффективность энергоячеек, которые сейчас используются в очень небольшом круге областей применения, например, в питании космических кораблей.

Использование энергоячеек на основе этой технологии позволит значительно увеличить эффективность сжигания углеродного топлива в транспортных средствах и тем самым увеличит экономичность автомобилей. Энергоячейки разрабатываются уже многие десятилетия, но они всё ещё не применяются в коммерческих решениях, поскольку платина, используемая в них, очень дорога и её применение неэффективно. Создание платиновых нанопроводов является ключевым шагом к производству энергетических установок на основе энергоячеек.

Платиновые нанопровода, созданные учёными из University of Rochester, всего 10 нм в толщину и 1 см в длинну – этого достаточно, чтобы создать небольшую сеть из них, которая может быть использована как электрод в энергоячейках. Нанопровода меньшей длинны уже давно используются в таких устройствах, как нанокомпьютеры и наносенсоры, используя же процесс известный как electrospinning, исследователи смогли создать нанопровода платины, которые в тысячи раз длиннее, чем создававшиеся ранее.

В энергоячейках платина используется как катализатор реакции окисления водорода – она разделяет водрод на электрон и положительно заряженное ядро атома, электрон переходит в платину и создаёт электрический ток, тогда как ион проходит дальше и реагирует с кислородом. При этом ион водорода обладает кислотными свойствами, по этому в энергоячейках нельзя использовать большинство обычных металлов, т.к. они очень быстро реагируют с ионом водорода. Также платина гораздо лучше проводит электричество, чем более дешёвые металлы, например такие как никель.

Сейчас, при создании энергоячеек, используют наночастицы платины, т.к. они обладают большей поверхностью, чем целые платиновые мембраны, – это увеличивает скорость протекания реакции и увеличивает эффективность энергоячеек. Но у этого подхода есть 2 недостатка. Первый – наночастицы могут слипаться вместе, это меньшает площадь их поверхности. И второй – наночастицы закреплены на углеродной решётке, но наночастицы покрывают углерод не полностью, по этому он реагирует с ионами водорода и структура закрепляющей решётки начинает разрушаться – от этого наночастицы платины начинают выпадать и со временем мембрана теряет свою эффективность. Нанопровода же лишены этих недостатков и сплетены в надёжную и чёткую структуру.