На химическом факультете МГУ разработали новую технологию производства оксидного катализатора на основе церия. Его используют для очистки водорода от низких концентраций примеси монооксида углерода (СО), что может продлить срок службы водородных топливных элементов и повысить их эффективность.
Водород, который производят из природного газа, содержит высокую концентрацию CO. Монооксид углерода удаляют при помощи адсорбентов, но полностью очистить водород крайне сложно: небольшие примеси CO все равно остаются. Даже в малых концентрациях они негативно воздействуют на платиновые катализаторы водородных топливных элементов: снижают их эффективность и сокращают срок службы.
Для полной очистки водорода СО окисляют при помощи катализаторов на основе благородных металлов или на основе редкоземельного металла церия. Катализаторы на основе церия дешевле и стабильнее в химических реакциях, но менее активны. Повысить их эффективность можно, меняя состав и условия приготовления.
Химики МГУ предложили новую технологию синтеза такого катализатора, состоящего их трех компонентов. Двумя активными его составляющими выступили диоксид церия и оксид меди. Третьим компонентом стал диоксид кремния, который стабилизирует частицы оксидов.
«Главной нашей заслугой является то, что мы предложили близкий к оптимальному состав катализатора и усовершенствовали методику его приготовления. Способ синтеза катализатора очень важен. От него зависят удельная площадь поверхности и структурные свойства катализатора, размер и дисперсность частиц активного компонента», — объясняет сотрудник лаборатории катализа и газовой электрохимии химфака МГУ Игорь Каплин.
Ученые использовали высокое соотношение церия к кремнию и специальный метод создания тройных оксидных систем. В результате получен катализатор с мелкими наночастицами диоксида церия и оксида меди. Оксид меди выступает как повышающий активность модификатор-промотор, при этом его частицы равномерно распределены на поверхности вещества. Разработчики утверждают, что новое соединение обладает стабильностью и показало высокую каталитическую активность в реакции окисления СО в присутствии водорода.