Японские ученые создали железный катализатор для цинк-воздушных батарей, отказавшись от платины

Исследователи Университета Тохоку сообщили о разработке катализатора на основе оксида железа для перезаряжаемых цинк-воздушных аккумуляторов. Новая технология призвана снизить зависимость от платины и других дорогостоящих металлов в одном из наиболее проблемных узлов таких батарей — реакции восстановления кислорода. В случае успешного переноса разработки из лаборатории в массовое производство технология может получить шанс выйти за пределы нишевых применений.

Цинк-воздушные элементы используют кислород из окружающего воздуха, что теоретически позволяет обеспечить более высокую удельную энергию по сравнению с обычными литий-ионными ячейками при более дешёвом наборе материалов. Однако практическое ограничение известно давно: для быстрой кислородной реакции обычно требуются катализаторы на основе платины, которые резко увеличивают себестоимость. По этой причине перезаряжаемые Zn-air системы много лет остаются скорее направлением исследований, чем массовым продуктом.

Японская группа исследователей взяла оксид железа Fe₂O₃ — материал, который дёшев, химически устойчив в щелочной среде и не относится к дефицитным. Проблема заключалась в том, что такой материал слишком сильно удерживает промежуточные продукты реакции и теряет активность. Ученые обошли это ограничение, сформировав гетероструктуру с оксидом самария Sm₂O₃. На границе двух оксидов связь с гидроксильными группами ослабляется, благодаря чему реакция идёт быстрее, а катализатор меньше деградирует.

Фото: Shutterstock.com