17:00
Исследователи из Северо-Западного университета ЮАР, Технологического университета Дурбана и Университета Нельсона Манделы представили усовершенствованный платиновый катализатор для систем водородной безопасности. Он предназначен для пассивных автокаталитических рекомбинаторов, которые автоматически и без внешнего питания превращают опасный водород в безвредный водяной пар, предотвращая риск взрыва. Это особенно важно для мест, где возможны утечки водорода, – гаражей для водородных автомобилей, подземных парковок и угольных шахт.
Основная задача ученых заключалась в том, чтобы улучшить классический платиновый катализатор на основе оксида алюминия (Pt/Al?O?). Платина эффективно запускает реакцию соединения водорода с кислородом, однако со временем ее мельчайшие частицы могут слипаться и терять активность, особенно при высоких температурах. Чтобы решить эту проблему, команда предложила модифицировать носитель катализатора, добавив в него цинк. Предполагалось, что цинк изменит микроструктуру поверхности, улучшит распределение платины и замедлит ее деградацию.
Для проверки гипотезы исследователи подготовили несколько вариантов катализаторов: стандартный Pt/Al?O? и образцы с добавлением 1, 3 и 10% цинка по массе. Решающим стала проверка каталитической активности и стабильности в ходе 500-часовой непрерывной реакции. Лучшие результаты показал катализатор с 3% цинка: он достиг температуры реакции порядка 275 C и сохранял ее на протяжении всего теста, не демонстрируя признаков дезактивации. Более того, даже после месяца хранения на воздухе, что имитирует реальные паузы в работе оборудования, этот катализатор полностью сохранил активность. В то же время стандартный Pt/Al?O? и образцы с 1% и 10% цинка постепенно теряли эффективность, а платиновые частицы в них заметно укрупнялись.
В заключение исследователи испытали оптимальный катализатор Pt/Zn-Al?O? с 3% цинка в составе прототипа реального пассивного рекомбинатора. Устройство стабильно работало с водородно-воздушными смесями различной концентрации при высокой скорости потока газа. Степень превращения водорода достигала 90%, что существенно выше типичных показателей для обычных платиновых катализаторов, которые, как правило, обеспечивают около 70-75%
