Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
А - фотография гранул аэрогеля; B - внутренняя структура гранулы аэрогеля. Источник: Yury M. Volfkovich et al. / ACS Energy & Fuels

Российские химики создали катализатор для топливных элементов из графен-тефлонового аэрогеля

Ключевые слова:  графен, катализаторы, оксид графена, топливные элементы

Опубликовал(а):  Ильченко Даниил Сергеевич

25 сентября 2020

Пористый нанокомпозит на основе оксида графена и тефлона, способный улучшить характеристики топливных элементов, синтезировали и изучили сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН и Института проблем химической физики РАН, Черноголовка. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Energy & Fuels.

Топливный элемент преобразуют химическую энергию в электрическую. Схематично он состоит из двух электродов, анода и катода, пространство между которыми заполнено электролитом. На анод подается поток водорода. Просачиваясь сквозь пористый материал анода, водород распадается на протоны и электроны. Протоны устремляются к катоду через электролит, способный проводить протоны и не способный – электроны. Последним ничего не остается, как потечь по внешней электрической цепи и совершить полезную работу. На катоде электроны и протоны соединяются с подаваемым извне кислородом с образованием воды и тепла.

Благодаря экологичности и высокому КПД (более 60%) топливные элементы могут стать основным источником электроэнергии в быту и промышленности. Они уже используются как источник электричества, тепла и воды для космических аппаратов и в качестве энергоустановки для электромобилей и беспилотников. Этим занимается Центр компетенций по технологиям новых и мобильных источников энергии при ИПХФ РАН. Компания Toshiba выпускает мобильные водородные электростанции Н2One, снабжающие электричеством и горячей водой небольшие районы или организации, например, железнодорожную станцию.

Одним из способов модернизации топливных элементов является поиск более эффективных электродов. Для создания катода используется пористая подложка, на которую наносится тонкий слой платины. От материала подложки зависит скорость химической реакции восстановления кислорода: чем она быстрее, тем больше топливный элемент вырабатывает электроэнергии. Перспективный материал для этих целей представили сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН и Института проблем химической физики РАН, Черноголовка.

Это легкий и прочный композит, состоящий из тефлона и оксида графена. Их сочетание формирует губчатую структуру аэрогеля из пор разного размера – от единиц нанометров, до десятков микрометров. Покрытый платиной графен-тефлоновый аэрогель ученые использовали в качестве катода для топливного элемента. При определенных условиях энергоэффективность топливного элемента увеличилась вдвое.

Причина - в уникальном сочетании гидрофобных свойств тефлона и гидрофильных – оксида графена. Мелкие поры аэрогеля хорошо смачиваются водой и водным электролитом, крупные воду отталкивают. Во время работы топливного элемента мелкие поры заполняются водой из раствора электролита, а крупные остаются пустыми и пропускают через себя подаваемый извне кислород. Такая конфигурация ускоряет реакцию восстановления кислорода до воды на платине. В результате, топливный элемент вырабатывает электроэнергию более эффективно, чем применяемые сейчас топливные элементы с подложкой в виде сажи Vulcan XC-72.

(с) Русграфен.Медиа


Источник: rusgraphene.ru




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Кристалл иодида свинца
Кристалл иодида свинца

Начинается XV Олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!"
Совсем скоро начнется юбилейная XV Всероссийская Интернет-олимпиада по нанотехнологиям «Нанотехнологии – прорыв в будущее!». Предлагаем ознакомиться с актуальной информацией и расписанием Олимпиады.

В России стартовал самый масштабный научно-популярный фестиваль
РГ: В МГУ дан старт самому масштабному научно-популярному событию в мире - Всероссийскому фестивалю NAUKA 0+. В программе - свыше 10 000 мероприятий: лекции нобелевских лауреатов, вебинары и мастер-классы, виртуальные лабораторные, научные шоу, интерактивные выставки, телемосты с CERN, Международной космической станцией и российской антарктической станцией "Восток", дискуссии о будущем человечества, показы научных фильмов, соревнования роботов, научные бои Science Slam, квизы и квесты, а также первый Виртуальный гипермузей науки.

Нобелевскую премию по химии присудили за метод редактирования генома
РИА Новости: Нобелевскую премию по химии за 2020 год получили Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна, разработавшие технологию редактирования генома.

Нобелевская премия за графен, или 10 лет спустя
Алексей Арсенин
О том, как графен повлиял на развитие науки и промышленности и можно ли его назвать материалом будущего — заместитель директора Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, кандидат физико-математических наук Алексей Арсенин

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.