Theo họ, công nghệ mới thay thế nhập khẩu để sản xuất các chất xúc tác không thua kém các chất tương tự nước ngoài, thậm chí vượt qua chúng ở một số đặc điểm. Bài khoa học đăng trên tạp chí Catalysts.
Chất xúc tác điện là gì?
Chất xúc tác điện là một trong những thành phần chính của pin nhiên liệu nhiệt độ thấp (low-temperature fuel cells - LTFC) được sử dụng rộng rãi trong các loại xe "sạch" thế hệ mới. Các nhà khoa học giải thích, chất lượng của chất xúc tác quyết định các đặc tính năng lượng và tuổi thọ của pin nhiên liệu LTFC.
Chất xúc tác là một lớp bạch kim hoặc các hạt nano kim loại khác lắng đọng trên nền cacbon. Các chuyên gia cho rằng, để tăng thêm hiệu quả của pin nhiên liệu cần phải kiểm soát cấu trúc vi mô của chất xúc tác điện trong quá trình sản xuất.
Các nhà khoa học của Đại học Liên bang miền Nam (SFedU) đã tạo ra một phương pháp mới để kiểm soát cấu trúc vi mô của chất xúc tác cho pin nhiên liệu LTFC. Theo họ, công nghệ này cho phép thay đổi các đặc tính của chất xúc tác tùy thuộc vào nhiệm vụ của sản phẩm cuối cùng. Công nghệ mới khác với các công nghệ tương tự ở tính đơn giản, khả năng mở rộng quy mô sản xuất và không có chất phụ gia gây ô nhiễm môi trường.
"Chất xúc tác càng tốt thì các phản ứng tạo ra dòng điện diễn ra càng nhanh và công suất của sản phẩm cuối cùng càng cao. Các chất xúc tác của chúng tôi đẩy nhanh quá trình biến đổi hóa học trong pin nhiên liệu LTFC và làm tăng khả năng chống chịu chất ô nhiễm có trong nhiên liệu cũng như hóa chất methanol bị oxy hóa", - chuyên gia Kirill Paperzh, nghiên cứu sinh tại Khoa Điện hóa của SFedU, giải thích.
Theo các nhà nghiên cứu, việc sản xuất các chất xúc tác mới có thể hoàn toàn không phụ thuộc vào nhập khẩu. Đồng thời, chi phí vật liệu trong nước sẽ thấp hơn đáng kể so với các vật liệu tương tự nước ngoài, và các đặc tính chức năng của chất xúc tác sản xuất trong nước sẽ cao hơn nhiều ở một số tham số.
Các chuyên gia chắc chắn rằng, pin nhiên liệu LTFC với các chất xúc tác mới sẽ có nhu cầu trong sản xuất ô tô, tàu hỏa, tàu thủy, máy bay không người lái, bộ sạc di động và các hệ thống năng lượng và giao thông thân thiện với môi trường.
Nhà nghiên cứu Kirill Paperzh cho biết:
“Chúng tôi đã tổng hợp các chất xúc tác điện có thể được sử dụng làm cực dương trong pin nhiên liệu LTFC hoạt động trên cả nhiên liệu methanol và hỗn hợp nhiên liệu hydro-không khí”.
Các nhà nghiên cứu lưu ý, với phương pháp do các nhà khoa học SFedU đề xuất, có thể sản xuất hơn một gam chất xúc tác trong một chu kỳ, trong khi các công nghệ khác cung cấp năng suất sản phẩm ít hơn 10 lần.
Những đặc tính quan trọng
"Một đặc tính quan trọng của chất xúc tác mới là diện tích bề mặt thiết bị điện hóa: diện tích càng lớn, phản ứng tạo dòng có thể diễn ra càng nhanh. Vật liệu của chúng tôi có diện tích bề mặt gấp đôi so với chất xúc tác tương tự tốt nhất", - Kirill Paperzh cho biết.
Các chuyên gia nhấn mạnh rằng, phương pháp tổng hợp mới cung cấp khả năng thay đổi tất cả các tham số chính của chất xúc tác - hàm lượng kim loại, thành phần và kích thước của các hạt nano. Các nhà khoa học cho biết, trong quá trình nghiên cứu họ đã sử dụng các phương pháp tổng hợp pha lỏng thân thiện với môi trường.
Các nhà nghiên cứu của đại học SFedU đang phát triển những phương pháp mới để cải thiện cấu trúc vi mô của chất xúc tác thông qua việc sử dụng bức xạ tia cực tím trong quá trình tổng hợp.