Желязо може да замени платината и да поевтини водородните горивни клетки

Желязото може да се превърне в по-достъпна алтернатива на платината в горивните клетки, след като екип от McKelvey School of Engineering (Washington University in St. Louis) разработи метод за стабилизиране на железен катализатор. Подходът е насочен към горивни клетки с протонообменна мембрана (PEMFC), използвани при тежкотоварни приложения.

Платината се използва като катализатор в горивните клетки, като ускорява кислород-редукционната реакция (ORR). При нея кислородът (O2) се превръща във вода (H2O) и енергия, а в горивната клетка кислородът реагира с водород.

Желязото също може да действа като катализатор, но реагира с кислород — процес, познат като ръжда. За да решат проблема със стабилността, учените използват катализатор от желязо (Fe), азот (N) и въглерод (C), обозначаван като Fe-N-C, и разработват in situ chemical vapor deposition (iCVD).

Според описанието, „химичните пари на газовете“ са успели да „стабилизират железните катализатори по време на термичната активация“ в PEMFC. Изследователите са се фокусирали върху този тип горивни клетки заради приложението им при тежкотоварни превозни средства. Автобусите, камионите и строителната техника често разчитат на централизирани бази за зареждане, което би могло да ги превърне в междинна стъпка към изграждането на водородна мрежа.

Теоретично новият подход може да позволи PEM горивните клетки да се откажат от платината. Резултатът е описан като „значително“ подобрение в издръжливостта на железния катализатор, както и увеличение на енергийната плътност и жизнения цикъл на горивните клетки. В същото време изследователите не посочват конкретно сравнение между горивна клетка с Fe-N-C и такава с платина.

Проф. Gang Wu от McKelvey School of Engineering, участвал в разработката на iCVD, заявява, че следващите стъпки „ще включват допълнително усъвършенстване на процесите, за да станат железните катализатори дори по-добри от благородните метали за горивните клетки на утрешния ден“.

От март 2022 г., когато изследователи от Cornell University обявяват кобалтов нитриден катализатор за алкални горивни клетки, който е „475 пъти по-евтин“ от платината. Не е известно този катализатор да е стигнал до серийно производство.

Чакането на нови пробиви при катализаторите и горивните клетки може да забавя изграждането на „надеждна и широко разпространена“ водородна мрежа, като изследователите са насочили работата си към тип горивна клетка, която обслужва по-добре тежкотоварните превозни средства.