Прощай, платина? Кофеин может сделать топливные элементы доступнее

Японские учёные из Высшей инженерной школы Университета Тиба обнаружили, что добавление кофеина может значительно повысить эффективность топливных элементов, уменьшая при этом необходимость в использовании дорогостоящего платина в электродах. Снижение стоимости производства делает технологию более доступной для различных применений, включая электромобили и энергоснабжение дата-центров.

Топливные элементы, преобразующие химическую энергию топлива и окислителя в электричество, уже давно привлекают внимание как альтернативная технология хранения энергии. Однако высокая стоимость из-за использования платины в качестве катализатора сдерживает их широкое распространение.

Исследование, опубликованное в журнале Communications Chemistry, демонстрирует, что кофеин способен увеличить активность платиновых электродов в 11 раз, улучшая процесс каталитического восстановления кислорода. Открытие базируется на способности кофеина, как гидрофобного вещества, активировать водородные реакции на наночастицах платины и углероде, обработанном кофеином.

В рамках исследования под руководством профессора Нагахиро Хоси из отделения прикладной химии и биотехнологии было выявлено, что повышение концентрации кофеина в электролите ведет к заметному улучшению активности электрода по восстановлению кислорода. Процесс оказывается более эффективным в зависимости от ориентации атомов платины на поверхности электрода, причём наибольшая активность наблюдается на платиновых поверхностях Pt(110) и Pt(111).

Открытие имеет большое значение для будущего развития топливных элементов, поскольку может привести к созданию более экономичных и эффективных систем. Также оно способствует более широкому внедрению топливных элементов в различные сферы, включая дата-центры, где топливные элементы могут использоваться как для резервного питания, заменяя дизельные генераторы, так и в качестве основного источника энергии.