Новый магнитный сплав значительно повышает эффективность водородных топливных элементов

Морфологическая характеристика электрокатализаторов PtPdFe/C. Автор: Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202510314

Исследовательская группа под руководством профессора Чжон Сон Ю с факультета энергетики и машиностроения DGIST разработала новую структуру сплава, которая может значительно повысить производительность электродных катализаторов — ключевого компонента водородных топливных элементов.

Это исследование улучшило реакцию восстановления кислорода на катоде, что является ключевым фактором эффективности топливных элементов, и, как ожидается, внесет вклад в развитие технологий экологически чистой энергии следующего поколения.

Результаты работы опубликованы в журнале Advanced Materials.

Водородные топливные элементы привлекают внимание как экологичная технология, которая в процессе выработки электроэнергии выделяет только воду. Однако платина, драгоценный металл, в основном используется в качестве катализатора, необходимого для повышения производительности и долговечности. В результате повышение эффективности и снижение стоимости оставались основными исследовательскими задачами.

Исследовательская группа ввела переходные металлы с «магнитными свойствами», такие как железо и кобальт, в платиновые сплавы, чтобы вызвать уникальные магнитные характеристики в атомной структуре.

В результате им удалось разработать новую структуру (L1₀-PtPdFe) — упорядоченный тройной сплав платины-палладия-железа. Этот катализатор показал гораздо более высокую активность в реакции восстановления кислорода, чем традиционный сплав того же состава. Выяснилось, что это улучшение является результатом сильных магнитных взаимодействий, возникающих из-за атомного строения.

Даже в ходе строгих испытаний на долговечность, проведенных в условиях реальной работы водородного топливного элемента, этот катализатор превзошел целевые показатели активности и долговечности на 2025 год, установленные Министерством энергетики США. Исследовательская группа пояснила, что это достижение имеет большое значение, поскольку «впервые установлено, что магнитные свойства, которые ранее не учитывались, выступают ключевым фактором, определяющим активность катализатора топливных элементов».

Профессор Чжон Сон Ю заявил: «Это исследование представляет новый принцип повышения производительности водородных топливных элементов. Мы определили магнитные свойства как еще один критически важный фактор, определяющий работу катализатора, и ожидаем, что это послужит важным поворотным моментом для разработки водородных топливных элементов следующего поколения».

Данное исследование проводилось под руководством Мухаммада Ирфансьи Мауланы, аспиранта факультета энергетики и машиностроения DGIST, который выступил первым автором. Кроме того, это исследование также проводилось в сотрудничестве с исследовательской группой под руководством профессора Сеоин Бэк из Корейского университета, которая предоставила теоретический анализ.

Больше информации: Muhammad Irfansyah Maulana et al, Magnetocrystalline Anisotropic Platinum–Palladium–Iron Ternary Intermetallic Alloy for Enhanced Fuel Cell Electrocatalysis, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202510314

Источник: Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology