Среди характеристик, определяющих каталитическую эффективность наночастицы, является ее электрический заряд, который трудно измерить количественно в технологически значимых системах, где частицы взаимодействуют с поверхностями других материалов. Для этих катализаторов нет четко определенной количественной оценки. Новое исследование наконец восполнило этот пробел. «Объединив экспериментальные измерения и теоретическое численное моделирование, мы разработали руководящие принципы для контроля заряда наночастиц и получения катализаторов с максимальной эффективностью», — объясняет Стефано Фабрис (CNR-IOM / SISSA), один из авторов исследования. «Экспериментальные измерения были выполнены исследователями из Пражского университета в ELETTRA Sincrotrone Trieste, а моделирование было результатом моего сотрудничества с Университетом Барселоны».
Топливный элемент на «зеленом» метаноле.Тип катализатора, изученный Фабрисом и его сотрудниками, важен для топливных элементов, то есть устройств, преобразующих химическую энергию в электричество (посредством реакции между топливом, водородом или другим топливом и кислородом).«Важным направлением исследований в области возобновляемых источников энергии в настоящее время является изучение производства метанола с использованием технологий, имитирующих фотосинтез», — объясняет Фабрис. «Если нам удастся производить метанол в промышленных масштабах с использованием этих технологий, тогда нам также понадобится эффективный и чистый способ преобразования его в электрическую энергию».
По этой причине будут использоваться топливные элементы на основе метанола, где комбинация метанола и кислорода производит воду и углекислый газ в качестве побочного продукта (обратите внимание, что углеродный след в этом случае нейтрален, поскольку метанол будет производиться путем фотосинтеза, удаляя CO2 из атмосфера). «Тип катализатора, который мы изучаем, — это тот, который понадобится в этих топливных элементах». На самом деле исследование финансировалось европейским проектом ChipCAT, целью которого является поиск новых материалов для топливных элементов следующего поколения.