Учёные разработали катализатор, который значительно упростит зарядку электромобилей

Исследователи нашли замену платине

Японские ученые из Технологического института Сибаура сообщили о создании нового катализатора, который не содержит платины, но по своей эффективности способен соперничать с материалами, основанными на драгоценных металлах. По мнению исследователей, это может приблизить нас к созданию литий-кислородных аккумуляторов — технологии, которая давно считается одним из наиболее перспективных направлений в области систем хранения энергии.

Основное достоинство литий-кислородных батарей заключается в их потенциальной энергоемкости. Теоретически они могут хранить примерно в десять раз больше энергии, чем современные литий-ионные аккумуляторы. Если эту технологию удастся адаптировать для массового производства, электромобили смогут проезжать значительно большие расстояния без подзарядки, а дроны — оставаться в воздухе гораздо дольше.

До настоящего времени основным препятствием для широкого внедрения оставалась высокая стоимость. Для ускорения химических реакций кислорода во время зарядки и разрядки обычно применяются платина или рутений — дорогие драгоценные металлы, значительно увеличивающие цену аккумуляторов.

Команда профессора Такахиро Исидзаки предложила более доступную альтернативу. Исследователи объединили два оксидных материала — перовскит и шпинель — в единый композитный катализатор. Испытания показали, что новый материал оказался более эффективным, чем каждый из компонентов по отдельности.

Во время зарядки катализатор превзошел по эффективности коммерческий оксид рутения, а при разрядке показал характеристики, сопоставимые с платиной. Одним из самых впечатляющих результатов стала разница напряжений между зарядкой и разрядкой всего 1,14 В — это один из лучших показателей для литий-кислородных аккумуляторов. Чем меньше эта разница, тем выше эффективность батареи и тем меньше энергии теряется в процессе работы.

Не менее любопытным стало и другое открытие. Ученые выяснили, что высокая производительность катализатора зависит не столько от площади его поверхности, как считалось ранее, сколько от особенностей электронной структуры.

Исследователи полагают, что новая технология может стать значительным шагом к созданию электромобилей с существенно увеличенным запасом хода, более автономных дронов и эффективных систем хранения энергии для солнечных и ветряных электростанций. Кроме того, разработка потенциально может быть использована в производстве «зеленого» водорода.

Тем не менее, говорить о скором появлении таких батарей в серийных устройствах пока преждевременно. Новая технология находится на этапе лабораторных испытаний, и ученым предстоит решить еще множество задач перед ее коммерческим внедрением.