Ученые открыли способ комбинирования куркумина, вещества из популярной специи, и наночастиц золота для создания электрода, которому нужно в сто раз меньше энергии для преобразования этилового спирта в электричество. Исследование опубликовано в журнале Nano Energy.
Химики из Университета Шри Сатья Саи в Индии и американского Университета Клемсона использовали наночастицы золота в качестве катализатора топливного элемента. Однако вместо традиционных металлоорганических каркасов, используемых для нанесения драгоценного металла на поверхность электрода, ученые применили куркумин.
Исследователи отмечают, что благодаря уникальной структуре это вещество стабилизировало частицы золота размером около 2 нм, образуя вокруг них пористую сеть. По словам авторов работы, электролитическое осаждение требовало в сто раз более низкого тока, чем ранее.
Исследователи отмечают высокую стабильность (более 200 циклов электроокисления), легкость переноса электронов и высокую каталитическую активность разработанного ими топливного элемента. Кроме того, электрод продемонстрировал низкую энергию активации при электроокислении как этанола, так и метилового спиртов.
Ученые добавляют, что без покрытия из куркумина наночастицы золота укрупняются, сокращая площадь поверхности, подверженную химической реакции.
Без этого куркуминового покрытия производительность будет плохой. Нам нужно это покрытие, чтобы стабилизировать частицы и создать пористую среду вокруг них, после чего золото отлично справляется с окислением спирта.
Аппарао Рао, соавтор исследования, профессор физики и директор Института наноматериалов Университета Клемсона
Источник: Sai Prasad Nayak et al., Nano Energy
Топливные элементы генерируют электричество в результате химической реакции, а не сгорания. На сегодняшний день они используются во многих отраслях, например, в транспортных средствах, портативных электронных устройствах и системах резервного питания.
Водородные топливные элементы очень эффективны и не производят парниковых газов. Однако, как отмечают исследователи, производство водорода требует затрат энергии, средств и оказывает воздействие на окружающую среду. Кроме того, водород, используемый в топливных элементах, представляет собой сжатый газ, что создает проблемы при хранении и транспортировке.
Одна из возможных альтернатив — использование спирта. Этанол, полученный из кукурузы или других сельскохозяйственных кормов, безопаснее и легче транспортировать, чем водород, потому что он жидкий. Для создания спиртовых топливных элементов, как правило, используется платина, подчеркивают ученые. Но она достаточно дорогая и подвергается сильному воздействию побочных продуктов химической реакции, таких как углекислый газ.
«Из всех катализаторов для окисления спирта в щелочной среде тот, который мы создали, является лучшим на сегодняшний день», — отмечает Рао.
Исследователи полагают, что у созданного ими метода могут быть и другие сферы применения, например, в качестве датчика или суперконденсатора. Сейчас ученые тестируют свой электрод для диагностики изменения уровня дофамина в моче.
Источник: hightech.fm
