По мнению специалистов Западного резервного университета Кейза (США), топливные ячейки неэффективны из-за того, что используемый в них катализатор для конверсии химической энергии в электрическую сделан из «неправильного» материала.

Профессор Альфред Андерсон (Alfred B. Anderson) призывает коллег сфокусироваться на поисках нового материала катализатора, вместо того чтобы снова и снова пытаться улучшить старый — платину. Его теоретические идеи и советы по поиску альтернативного катализатора можно найти в свежей открытой публикации журнала Electrocatalysis.

Профессор химии Альфред Андерсон (фото CWRUartsi).

По словам учёного, даже в самых лучших условиях в химической реакции, призванной продуцировать электрическую энергию в топливных ячейках подобных тем, что испытывают сейчас автопроизводители, теряется четверть энергии, которая могла быть конвертирована в электричество. Это хорошо известно в научном сообществе, но все усилия найти решение, до сих пор не увенчались успехом. В то время как исследователи друг за другом повторяют давно заученную фразу о каких-то примесях, которые отравляют платину, не давая ей полностью раскрыть свой потенциал, г-н Андерсон видит причину совсем в другом.

Чтобы изучить феномен энергетических потерь, профессор рассчитал оптимальную величину энергии связывания платинового катода, на котором протекает реакция восстановления кислорода, с образующимися интермедиатами. Выяснилось, что энергия связывания реальных интермедиатов далека от оптимальной, что и является настоящей причиной замедления реакции и сказывается на падении напряжения с потенциально максимальной величины в 1,23 В до 0,93 В.

Учёный также указывает на то, что использование стандартных статистических инструментов для сравнения катализаторов приведёт лишь к обнаружению катализаторов, подобных всё той же платине. Для того чтобы максимально приблизиться к желаемым 1,23 В, профессор советует ориентироваться исключительно на величину энергии связывания интермедиатов, образующихся во время протекания реакции восстановления кислорода.

А чтобы не быть совсем уж голословным, исследователь вспоминает альтернативный «катализатор мечты» — медную лакказу, природный материал, производимый некоторыми деревьями и грибами. Этот материал обеспечивает желаемую энергию связи с интермедиатами, но, к сожалению, не обладает достаточной стабильностью. То есть варианты есть, хотя, конечно, как признает сам учёный, найти нечто, обладающее всеми желаемыми характеристиками, — задача не из лёгких…