Графен и ITO могут сделать топливные ячейки дешевле и надежнее

Похоже, графен видится ученым своеобразным «философским камнем» - к чему бы его ни применяли, всегда должно получиться золото. Ну, или эликсир вечной молодости, на худой конец… Действительно ли графен такой замечательный и универсальный материал, покажет только время и дальнейшие разработки. Одна из последних – попытка использовать графен в топливных ячейках для улучшения их прочности и снижения стоимости.

Чтобы понять необходимость применения графена, стоит вкратце рассказать о том, что такое водородная топливная ячейка. Цикл работы состоит из химического разложения газов кислорода и водорода для создания электрического тока, в процессе чего выделяется тепло и вода. Центром ячейки является химический катализатор, в качестве которого часто используется платина. Катализатор наносят на поддерживающую подложку из черного углерода. Хорошая поддерживающая подложка позволяет платине равномерно расположиться по своей поверхности, что по-максимуму увеличивает площадь поверхности взаимодействия катализатора с участвующими в реакции газами. Кроме того, подложка должна обладать хорошими электропроводящими свойствами. 

Проблема при использовании черного углерода заключается в том, что атомы платины имеют тенденцию собираться на нем «комками», кроме того, вода со временем уничтожает углерод подложки. Есть и другой способ изготовления топливных ячеек, заменяющий черный углерод на оксиды металлов – они более стабильны, да и катализатор на них ложится ровнее. Обратной стороной медали выступает низкая проводимость и трудности при получении строго необходимого оксида.

Предложенный учеными Университета Принстона (Princeton University) и Северо-западной тихоокеанской национальной лаборатории Министерства Энергетики США (US DOE's Pacific Northwest National Laboratory) вариант топливной ячейки использует в качестве подложки комбинацию графена и оксида индия-олова (ITO). В данный момент исследователи проводят испытания экспериментальных ячеек на предмет того, как они проявят себя в условиях реальной эксплуатации, включая тестирование долговечности, надежности и эффективности. Будем надеяться, что со временем это приведет к появлению недорогих топливных ячеек, пригодных к серийному производству.