Революционный метод быстрого создания металлических нанокатализаторов

Учёные разработали технологию для получения наносплавов, что может ускорить поиск более доступных и эффективных материалов для водородной энергетики и электроники

Наука и космос046 минут назад

Исследователи под руководством специалистов из Университета в Буффало создали метод для получения сложных металлических наночастиц всего за несколько миллисекунд. По словам авторов, новая технология значительно ускоряет процесс создания и тестирования перспективных материалов для энергетики и электроники по сравнению с традиционными методами.

Данная работа сосредоточена на высокоэнтропийных сплавов — материалах, состоящих не из одного основного металла с незначительными добавками, а из пяти и более элементов, смешанных приблизительно в равных долях. Такой подход резко увеличивает количество возможных комбинаций. В то время как традиционные сплавы изучаются в относительно ограниченном диапазоне составов, высокоэнтропийные материалы открывают миллионы потенциальных вариантов с различными свойствами.

Созданная технология основана на аэрозольном методе синтеза. Учёные распыляют жидкие соединения металлов в потоке водорода и подвергают их воздействию высоких температур. В таких условиях наночастицы формируются всего за тысячные доли секунды. Эта скорость не позволяет им слипаться и увеличиваться в размерах, что особенно критично для катализаторов, так как их эффективность напрямую зависит от размера и однородности частиц.

Авторы подчеркивают, что ранее подобные аэрозольные методы использовались в основном для производства оксидов металлов и других керамических материалов. В данной работе эту технологию впервые адаптировали для быстрого синтеза высокоэнтропийных металлических наносплавов.

Исследователи создали несколько вариантов многокомпонентных наносплавов и протестировали их эффективность в реакции окисления водорода — одном из основных процессов в водородных топливных элементах. Один из пятикомпонентных сплавов продемонстрировал более высокую эффективность, чем несколько коммерческих катализаторов, используемых в настоящее время.

Этот результат особенно значим для водородной энергетики. Современные катализаторы зачастую содержат платину, иридий и другие драгоценные металлы, стоимость которых превышает цену золота и значительно увеличивает расходы на технологии. Возможность комбинировать большее количество элементов повышает шансы на создание материалов, которые сохранят высокую эффективность, но будут гораздо дешевле.

Авторы отмечают, что сфера применения высокоэнтропийных наносплавов не ограничивается только топливными элементами. Такие материалы рассматриваются для использования в аккумуляторах, датчиках, термоэлектрических устройствах, преобразующих тепло в электричество, а также в различных электронных компонентах.

Следующим шагом в этой работе является автоматизация поиска новых катализаторов. Для этого учёные планируют объединить разработанный метод синтеза с компьютерным моделированием, системами быстрого тестирования и технологиями искусственного интеллекта. Если этот подход окажется успешным, поиск новых материалов может сократиться с лет до недель или даже дней.

Darth SaharaИсточники:Nature CommunicationsНаука и космос0наночастицыНаноматериалыТопливные элементыЭлектрохимияВодородная энергетикаКатализаторыСплавыАэрозольные технологииВодородное окисление46 минут назад