Разработка ученых Института катализа Сибирского отделения Российской академии наук и Рурского университета (Германия) подразумевает получение высокоэффективных бифункциональных катализаторов при помощи наноструктурированных оксидов переходных металлов и углеродных нанотрубок. Они будут эффективны для запуска процесса реакций электровосстановления кислорода и электроокисления воды, что позволит повысить эффективность материалов для альтернативной энергетики — обратимых топливных элементов и металл-воздушных батарей.
В свою очередь, увеличение кинетики ORR/OER в материалах для альтернативной энергетики, низкий уровень которой затрудняет их зарядку и разрядку, поможет достичь высокой эффективности и обратимости реакций на объектах возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Инновационные катализаторы созданы на базе наночастиц смешанного оксида железа и кобальта (FeCoOx), которые наносятся на многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ). Главной целью ученых было настроить свойства МУНТ, используя легирование азотом в ходе их синтеза в присутствии аммиака и последующей окислительной функционализации. В результате удалось установить точный контроль дисперсности и локализации наночастиц в структуре нанотрубок. А обработка азотом привела к росту бифункциональной активности за счет увеличенной проводимости и стабильности катализатора как в OER, так и в ORR.
Метало-воздушные батареи на сегодняшний день могут эксплуатироваться при температурах от минус 150 С° до плюс 600 С° и являются экологически безопасными. Помимо этого, их конструкция позволяет исключить утечки электролита при непродолжительном (до 5 минут) опрокидывании батареи на 180 градусов, что позволяет использовать их в экстремальных условиях. Обратимые элементы могут применяться и как топливо, преобразовывая химическую энергию в электрическую, и как электролизер, участвующий в электролизе воды. Таким образом, обе эти технологии применимы в зеленой энергетике, а также в решении других вопросов экологии – например, нехватка пресной воды. Их усовершенствование позволить увеличить эффективность объектов ВИЭ.
