Учёные придумали, как адаптировать электромобили под российские реалии

Команда учёных из Новосибирского государственного университета и Института катализа СО РАН представила катализатор для реакции, работающей на увеличение пробега электромобилей.

Последние, напомним, приобретают всё большую актуальность, поскольку улучшают экологическую обстановку на дорогах городов, обладают бесшумным ходом и неплохими динамическими характеристиками. Это отражается как на увеличении продаж электромобилей, так и на расширении их модельного ряда и даже появлении новых компаний, выпускающих только электромобили, таких как Tesla.

Однако, если будущее электромобилей в качестве городского транспорта выглядит весьма светлым, то возможность их использования для дальних поездок (что особенно актуально для российских реалий) пока выглядит затруднительным из-за ограниченной ёмкости существующих батарей и медленной зарядки. Решить эту проблему призваны специальные устройства — "увеличители пробега", которые работают на каком-либо из видов традиционного или возобновляемого топлива (бензин, дизель, биоэтанол и так далее) с максимальным КПД. Они подзаряжают батарею, увеличивая максимальную дальность пробега электромобиля на 50-100% с минимальным расходом топлива.

Наиболее перспективным видится применение в качестве генераторов энергии для таких устройств не традиционных двигателей внутреннего сгорания, а низкотемпературных топливных элементов с протон-обменной мембраной (ПОМ ТЭ). Их преимущества — высокий КПД, бесшумность работы и малый вес.

Обычно в качестве топлива для ПОМ ТЭ используется водород, который, как правило, производится на крупных предприятиях и хранится в баллонах высокого давления. Однако такое решение неэффективно для применения на автотранспорте из-за большого веса и соображений безопасности. Альтернативным решением является получение водорода непосредственно на борту автомобиля из какого-либо другого вида топлива, например, бензина. В этом случае удаётся избежать проблем, связанных с хранением водорода, и использовать хорошо развитую инфраструктуру автозаправочных станций.

Получение водорода на борту автомобиля может быть реализовано в виде многоступенчатого каталитического топливного процессора. Но пока что одной из главных проблем в этой области является финальная стадия глубокой очистки от моноксида углерода (СО), который является ядом для ПОМ ТЭ, водородной смеси, которая (помимо самого водорода) содержит около 1% СО, 10% Н₂О и 20% СО₂.

В качестве решения исследователи предложили селективно гидрировать весь СО в смеси до метана (СН₄), при этом "не трогая" избыток СО₂ (напомним, что гидрирование — это химическая реакция, включающая присоединение водорода к органическому веществу). Более того, российские учёные придумали катализатор для этой реакции. 

"В двух словах, мы синтезировали очень активный в обеих реакциях Ni/CeO₂ (никель/оксид церия — прим.ред.) катализатор. Поняли, что реакции гидрирования СО и СО₂ протекают на разных участках поверхности катализатора. И селективно закрыли центры на поверхности оксида церия, на которых активируется СО₂, добавками хлора. В наших последних статьях обсуждается выбор хлора в качестве допирующего агента и то, как эти добавки работают. Получился такой сплав фундаментальной науки со вполне вероятным практическим применением", — рассказывает кандидат химических наук, заместитель декана Факультета естественных наук НГУ Дмитрий Потёмкин.

Результаты исследования были опубликованы в престижных научных журналах Applied Catalysis B: Environmental и Energy Technology.

Более подробно с содержанием этой работы, а также другими недавними научными результатами можно на ресурсе Science Trends.

Добавим, что ранее правительство России пообещало владельцам электрокаров приоритет на российских дорогах: доступ на “выделенки”, бесплатные парковки, нулевой налог и льготы на платных дорогах.