Многослойные наночастицы способны сильно повысить отдачу топливной ячейки при одновременном снижении её цены. Находкой поделились физики из университета Брауна (Brown University) и национальной лаборатории в Окридже (Oak Ridge National Laboratory).

Для синтеза частиц с заданными свойствами учёные сумели подобрать состав исходной смеси и правильную температуру, при которой шли реакции. В результате в пробирке "конденсировались" ядра из палладия диаметром 5 нанометров, покрытые оболочкой из железа и платины толщиной 1-3 нм (идея, похожая на опыт другой группы учёных из США).

Тесты показали, что наносферы, применённые в качестве катализатора на катоде топливного элемента, дают в 12 раз больший ток, чем чистая платина того же веса. При этом в новом катализаторе этого металла почти на треть меньше. И есть перспектива дальнейшего сокращения, поскольку наибольшую мощность показали сферы с самой тонкой оболочкой — возможно, её удастся сделать ещё тоньше.

Более того, испытание на выносливость показало, что деградация нового катализатора идёт по меньшей мере на порядок медленнее, чем у чистой платины. Это должно увеличить срок службы топливных элементов с такой начинкой.

Вольт-амперная характеристика опытной топливной ячейки с новым катализатором. Две кривые отражают разницу в производительности до и после теста на долговечность (иллюстрация Vismadeb Mazumder et al./Journal of the American Chemical Society).

Учёные сообщают, что секрет производительности "нанокатализатора" заключается отнюдь не только в высоком соотношении между площадью поверхности и массой. Похоже, тут работает сложный состав частиц: оболочка и ядро в ходе каталитических реакций обмениваются электронами. Но этот момент ещё нужно прояснить.