Химики из Университета Калифорнии разработали новую технологию производства катализаторов, которая может оказать большое влияние на химическую промышленность и сделает доступными транспортные средства на водородных топливных элементах.
Катализаторы - обычно это металлы - ускоряют химические реакции и широко используются для синтеза химических веществ и лекарств. Они также применяются в автомобильных каталитических нейтрализаторах выхлопных газов и топливных элементах, преобразующих воду в водород, а водород в электричество.
К сожалению, химические реакции происходят только по краям или в местах дефектов катализатора, в то время как большая часть дорогостоящего металла, например, платины, неактивна и пропадает впустую.
Американским химикам впервые удалось создать катализатор, который фактически состоит только из краев и эффективно работает при одновременном снижении массы драгоценного металла.
Треугольные молекулы, собранные на стопках тонких пластин, могут существенно удешевить топливные элементы
Это важный шаг вперед, который позволит удешевить производство водорода, электричества, повысить качество очистки выхлопных газов и эффективность сжигания топлива.
В настоящее время в лабораторных условиях создание катализаторов нового типа не дешевле, чем традиционных. Однако ученые надеются упростить процесс и разработать технологию дешевого массового производства материалов с миллиардами активных центров на ребристых пластинах.
Новый тип катализатора создан на основе молибденита, который дешевле, чем платина, и может применяться в топливных элементах. Катализатор состоит из молибдена и серы (MoS2) и способен улучшить расщепление воды на водород и кислород благодаря треугольникам молибденита, из которого торчат два атома серы. Каждая молекула катализатора имеет каталитически активные края, что резко увеличивает площадь, на которой происходит химическая реакция.
Ученые надеются собрать миллиарды таких молекул на тонких ребристых пластинах, похожих на стопку картофельных чипсов. Таким образом можно будет увеличить количество каталитических центров при сохранении компактных размеров катализатора и небольшом количестве дорогостоящего металла. При этом можно применять не только молибденит, но и другие каталитические материалы, которые сегодня неэффективно распыляются в виде мелкого порошка.
