Новый катализатор сохраняет эффективность на протяжении 12 часов
Международная группа исследователей с участием МИЭМ НИУ ВШЭ создала катализатор, который позволяет получать водород из воды быстро и с минимальными затратами. Для этого ученые синтезировали наночастицы сложного оксида из шести металлов и закрепили их на разных подложках. Катализатор на слоях восстановленного графена оказался почти втрое эффективнее по сравнению с тем же оксидом без подложки. Разработка может сделать производство водорода дешевле и приблизить переход к зеленой энергетике. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Energy Materials. Работа выполнена в рамках гранта РНФ.
Сегодня все больше стран ищут способы перейти на экологичные источники энергии. Одним из кандидатов стал водород, так как при его использовании не образуется углекислый газ, что важно для снижения объема выбросов. Получать водород можно с помощью электролиза — процесса, при котором электричество разлагает воду на кислород и водород. Но есть сложность: стадия выделения кислорода протекает медленно и требует дополнительной энергии, а значит, делает производство водорода менее выгодным. А чтобы ускорить этот процесс, нужны катализаторы из редких и дорогих металлов вроде платины или рутения.
Авторы статьи “High Entropy (CoFeMnCuNiCr)3O4 Nanoparticles Anchored on Graphene-Based Supports for High-Performance Oxygen Evolution Electrocatalysis” предложили более доступную и устойчивую альтернативу — высокоэнтропийный оксид. В работе участвовали исследователи из МИЭМ НИУ ВШЭ, Казанского федерального университета, Южно-Уральского государственного университета, а также Института энергетических исследований Каталонии (IREC), ICREA (Барселона) и Тебризского университета.
Ахмад Остовари
«В ходе синтеза мы соединили в одной кристаллической решетке сразу несколько металлов: кобальт, железо, марганец, медь, никель и хром. Благодаря этому на поверхности образовывалось много рабочих точек, где реакция шла быстрее, а сама структура меньше разрушалась со временем», — комментирует научный сотрудник Центра квантовых метаматериалов МИЭМ НИУ ВШЭ Ахмад Остовари.
Исследователи синтезировали оксид в форме наночастиц и закрепили их на разных углеродных подложках: графите, графеновом оксиде и восстановленном графеновом оксиде. Последний вариант оказался самым удачным: он обеспечил равномерное распределение наночастиц, предотвратил их слипание и повысил электропроводность.
Также катализатор на основе восстановленного графена показал самый низкий оверпотенциал — всего 290 мВ против 770 мВ у исходного материала. Оверпотенциал — это разность между реальным и теоретическим потенциалом реакции, и чем он ниже, тем эффективнее катализатор и тем легче протекает реакция.
Испытания подтвердили, что катализатор сохраняет эффективность на протяжении 12 часов непрерывной работы и хорошо проводит электричество. Это заметный прогресс для лабораторных тестов. Авторы считают, что такие свойства делают его перспективным кандидатом для будущих промышленных электролизеров, хотя для практического внедрения потребуются более длительные проверки.
Андрей Васенко
«Мы показали, что комбинация высокоэнтропийных оксидов и восстановленного графена позволяет преодолеть ограничения традиционных катализаторов. Такое решение объединяет высокую активность, стабильность и относительную дешевизну», — комментирует профессор МИЭМ НИУ ВШЭ Андрей Васенко.
Вам также может быть интересно:
«Еж» против «родственника»: ученые измерили, как мозг реагирует на неожиданные слова в живой речи
Российские нейрофизиологи с участием исследователей из НИУ ВШЭ показали, что изучать восприятие живой речи можно с помощью вызванных потенциалов. Они доказали, что метод применим не только к отдельным словам, но и к непрерывной речи. Оказалось, что слова, сильно отличающиеся по смыслу от предыдущего контекста, мозг обрабатывает дольше, а служебные слова анализирует в два этапа: сначала определяет их грамматическую роль, а затем на этой основе предсказывает следующее слово. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Human Neuroscience.
Физики ВШЭ и ФИАН научились «фотографировать» звук, чтобы тестировать материалы для связи 6G
Ученые НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН разработали метод, который позволяет быстро оценить, насколько прочно пленка сцеплена с подложкой. Это важно для создания сверхвысокочастотных акустических фильтров — ключевых элементов связи нового поколения 5G и 6G. Возможность измерить поперечную жесткость сцепления между пленкой из двумерного материала и подложкой таким способом получена впервые. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
Грантовый акселератор: от научной идеи до победы в РНФ
В начале апреля в НИУ ВШЭ прошел интенсив для молодых исследователей университета, планирующих участвовать в конкурсах Российского научного фонда. За день участники услышали от представителей РНФ о приоритетах Фонда, разобрали типичные ошибки в заявках и под руководством опытных грантополучателей проработали архитектуру собственных проектов. Итогом стала готовая основа заявки, которую коллеги смогут доработать и подать на ближайший конкурс.
Российские ученые узнали, почему европий плохо себя ведет
Европий — редкоземельный металл, который отвечает за чистое красное свечение в дисплеях и других люминесцентных материалах. Долгое время он отказывался светиться в окружении органических молекул‑лигандов — ацилпиразолонов. Химики НИУ ВШЭ и РАН в составе международной команды выяснили причину: в комплексах европия с этими лигандами появляется особое «черное окно» — состояние с переносом заряда, когда энергия от лиганда уходит в тепло, а не в свет. Понимание этого механизма открывает путь к созданию более эффективных красных светящихся материалов для дисплеев, люминесцентных термометров и химических сенсоров. Результаты опубликованы в журнале Dalton Transactions.
Исследователи ВШЭ заставили альдегид работать за двоих
Химики из НИУ ВШЭ научились проводить реакцию восстановительного присоединения без внешнего восстановителя. Вместо него «ресурс» дает сам альдегид — один из участников реакции. Это помогает избежать побочных реакций, а также снижает токсичность и упрощает производство и синтез органических молекул — в том числе для производства лекарств. Исследование опубликовано в журнале Journal of Catalysis.
РНФ поддержал 29 исследовательских команд из НИУ ВШЭ
Российский научный фонд подвел итоги конкурса малых отдельных научных групп, направленного на поддержку и развитие научных коллективов, которые занимают лидирующие позиции в определенных областях наук. Победителями признаны более 1100 проектов, в том числе 29 из Высшей школы экономики.
Ученые НИУ ВШЭ создали среду для моделирования подключенного и беспилотного транспорта
Разработка группы исследователей и студентов во главе с преподавателем департамента компьютерной инженерии МИЭМ ВШЭ Виталием Степанянцем, реализуемая в Учебной лаборатории систем автоматизированного проектирования МИЭМ ВШЭ под руководством Александра Романова и Александра Американова, впервые в мире позволяет одновременно учитывать детальное моделирование восприятия окружающей среды беспилотным транспортом и распространения сигналов подключенного транспорта. На сегодняшний день среда не имеет аналогов среди программ такого рода с открытым кодом.
Физики из ВШЭ рассказали, как управлять вихрями в двумерной турбулентности
Как поведение турбулентных потоков меняется под действием внешнего воздействия, выяснили исследователи Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН и факультета физики НИУ ВШЭ. Они показали, что даже небольшое подкручивание извне может стабилизировать систему, продлевая жизнь крупных вихрей. Такие результаты помогут точнее моделировать атмосферные и океанические потоки. Работа опубликована в журнале Physics of Fluids.
Всероссийский лекторий РНФ стартовал в НИУ ВШЭ
С 20 по 24 октября Российский научный фонд проводит ежегодный всероссийский лекторий, в рамках которого его грантополучатели выступают с открытыми лекциями в научных и образовательных организациях по всей стране. Первое мероприятие лектория состоялось в Высшей школе экономики и было посвящено грантовой поддержке университетов: междисциплинарным исследованиям и кооперации с индустриальными партнерами.
Физики предложили новый механизм усиления сверхпроводимости с помощью «квантового клея»
Команда исследователей с участием сотрудников МИЭМ ВШЭ показала, что дефекты в материале могут не снижать, а, наоборот, усиливать сверхпроводимость. Это возможно благодаря взаимодействию дефектных и более чистых областей, которое образует «квантовый клей» — однородную компоненту, связывающую разрозненные сверхпроводящие участки в единую сеть. Расчеты подтвердили, что такой механизм может помочь в создании сверхпроводников, работающих при более высоких температурах. Исследование опубликовано в журнале Communications Physics.