Источник фото — collinsaerospace.com
Топливные элементы вырабатывают электроэнергию, окисляя топливо посредством химической реакции, отличной от горения. Это обеспечивает не только снижение вредных выбросов атмосферу, но и возможность генерации электроэнергии в удаленных районах, изолированных от общей сети. Однако барьером на пути применения топливных элементов остается высокая температура их эксплуатации, а также сложность поиска материалов для положительного и отрицательного электродов и расположенного между ними слоя электролита, обеспечивающего химическую реакцию с выделением энергии.
«Аноды твёрдооксидных топливных элементов делают из разного рода углеродных материалов, от активности которых зависит протекание той реакции, которая обеспечивает генерацию электроэнергии. Мы стремимся повысить каталитическую активность, внедряя в углеродный электрод посторонние атомы. В данном случае мы внедряли атомы кислорода и азота в разных соотношениях в высокоориентированный пиролитический графит и ещё один углеродный материал, подвергая их воздействию плазмы разного состава», – цитирует Сколтех старшего преподавателя Центра технологий материалов Станислава Евлашина.
Обработка анодного материала проводилась в камере, которая на разных этапах эксперимента была наполнена либо чистым азотом, либо чистым кислородом, либо обычным воздухом. При использовании электрического напряжения молекулы азота и кислорода распадались на ионы и электроны, проводящие электрический ток, т.е. превращались в плазму. Последняя, в свою очередь, повысила каталитическую активность анодного материала, приблизив его эффективность к электродам на основе благородных металлов, в том числе рутения и платины. При этом примеси кислорода и азота можно внедрять непосредственно при изготовлении материала электрода, что должно облегчить масштабирование разработки Сколтеха.
