Тойота готовится к созданию водородных топливных элементов нового поколения

Тойота готовится к созданию водородных топливных элементов нового поколения

  • В научно-исследовательском центре Тойота был изобретен инновационный метод наблюдения за поведением наночастиц.
  • Разработка позволит в ближайшем будущем создать более эффективные блоки водородных топливных элементов нового поколения.

Специалисты в области инноваций «Тойота Мотор Корпорэйшн» разработали уникальную технологию наблюдения за процессом деградации катализатора, входящего в состав водородных топливных элементов. Благодаря изобретенному исследователями Тойота методу наблюдения за наночастицами появилась возможность следить за их изменением в режиме реального времени. Открытие может в ближайшем будущем привести к появлению более эффективных и долговечных блоков топливных элементов нового поколения для автомобильных силовых установок.

«Тойота Мотор Корпорэйшн» и Японский центр тонкой керамики (JFCC) совместно разработали новую методику наблюдения за поведением наночастиц платины в процессе химической реакции, происходящей в топливных элементах. Новая методика позволила исследователям, в частности, отследить процессы, приводящие к снижению химической активности платинового каталитизатора, входящего в состав блока топливных элементов.

Принцип действия водородных топливных элементов основан на выработке электроэнергии в результате реакции между водородом и кислородом. Платина – эффективный катализатор, необходимый для реакции. Снижение химической активности катализатора связано с «укрупнением» наночастиц платины, при котором частицы увеличиваются в размерах, а площадь их поверхности уменьшается. До появления новой методики, разработанной специалистами Тойота, отследить процессы, приводящие к укрупнению, было невозможно. Отсутствие возможности наблюдения в режиме реального времени, в свою очередь, затрудняло анализ коренных причин укрупнения.

Новый метод наблюдения позволяет обнаружить на угольном носителе места скопления укрупненных наночастиц платины, а также измерить изменение уровня выходного напряжения топливного элемента в процессе укрупнения. Изобретенный исследователями Тойота способ позволит также сравнить характеристики разных материалов-носителей для нанесения катализатора. Результаты комплексного анализа укажут новые направления исследований, направленных на улучшение производительности и долговечности платинового катализатора, что приведет к повышению эффективности водородных топливных элементов.

Предпосылки научно-исследовательской деятельности

Топливные элементы вырабатывают электроэнергию за счет химической реакции газообразного водорода и кислорода. Каждый отдельный топливный элемент в блоке осуществляет превращение химической энергии топлива в электричество в процессе электрохимической реакции, в которой водород используется со стороны анода и кислород на стороне катода. Единственным побочным продуктом реакции является обычная вода.

В процессе реакции молекулы водорода разделяются на электроны и катионы водорода на стороне анода. На платиновом катализаторе анода молекулярный водород теряет электроны. Поток электронов движется к катоду кислорода, вырабатывая электроэнергию для питания электродвигателя. Между тем, катионы водорода проводятся через полимерную мембрану на сторону катода, где при соединении с кислородом образуется вода. Для этой реакции в качестве катализатора также используется платина

Таким образом, платина – необходимый компонент для производства электроэнергии в топливных элементах, играющий жизненно важную роль в повышении их эффективности. Сложность заключается в том, что платина – редкий и дорогостоящий элемент. В процессе реакции наночастицы платины укрупняются, что приводит к снижению количества электроэнергии, вырабатываемого топливным элементом. Чтобы предотвратить укрупнение частиц и поддержать каталитическую производительность, необходимо идентифицировать процессы, приводящие к укрупнению частиц. Основная проблема заключается в том, что малые размеры наночастиц платины усложняют наблюдение за процессами при помощи стандартных средств.

Особенности методики наблюдения, разработанной специалистами Тойота

Обычный способ наблюдения за поведением наночастиц платины заключается в сравнении размеров частиц в фиксированной точке до и после реакции. С помощью этого традиционного метода было обнаружено, что наночастицы платины после реакции укрупняются, а их химическая активность снижается. Однако причины этого снижения оставались предположительными из-за невозможности наблюдать за процессами, приводящими к укрупнению, в режиме реального времени.

Новый метод, разработанный исследователями Тойота, предполагает использование для наблюдений образца, в котором среда и условия полностью соответствуют тем, что возникают в топливных элементах в процессе выработки энергии. Этот метод, в дополнение к недавно разработанной методике подачи напряжения на образцы, установленные внутри просвечивающего электронного микроскопа, позволяет наблюдать процесс укрупнения частиц в реальном времени на всех этапах выработки электроэнергии. Просвечивающий электронный микроскоп позволяет наблюдать и анализировать материалы, размеры которых находятся в нанодиапазоне (0,1 нм).

/

Смотрите также

29/11/2017 Тойота запустила продажи робота-компаньона Kirobo Mini 29/11/2017 Тойота запустила продажи робота-компаньона Kirobo Mini Робот-компаньон помещается на ладони и общается с пользователем на интересующие его темы благодаря способности запоминать предпочтения человека и хранить информацию о прошлых событиях. 25/10/2017 Toyota представила 10 тематических новинок на Токийском международном автосалоне 25/10/2017 Toyota представила 10 тематических новинок на Токийском международном автосалоне В Японии открылся 45-й по счету международный Токийский автосалон, на котором Toyota представляет сразу 10 новинок. 08/08/2017 Тойота наращивает инвестиции в безопасность автономных автомобилей 08/08/2017 Тойота наращивает инвестиции в безопасность автономных автомобилей Тойота инвестирует 5 миллионов долларов в создание специального трека для тестирования технологий автономного вождения. 12/07/2017 Toyota на «ИННОПРОМ-2017»: встреча на высшем уровне 12/07/2017 Toyota на «ИННОПРОМ-2017»: встреча на высшем уровне С 10 по 13 июля в Екатеринбурге проходит международная промышленная выставка «ИННОПРОМ-2017», страной-партнером которой в этом году стала Япония.
4/07/2017 Инжиниринговый центр НИТУ «МИСиС» и Toyota объявили о сотрудничестве 4/07/2017 Инжиниринговый центр НИТУ «МИСиС» и Toyota объявили о сотрудничестве 30 июня в Москве состоялось открытие Инжинирингового центра прототипирования высокой сложности, созданного на базе Национального исследовательского технологического университета «МИСиС». 23/06/2017 Автомобили Land Cruiser объединили в экстренную мобильную сеть 23/06/2017 Автомобили Land Cruiser объединили в экстренную мобильную сеть Toyota разработала систему экстренной мобильной связи LandCruiser Emergency Network, помогающую оставаться на связи в самых удаленных уголках Австралии. 12/04/2017 Toyota представила кроссовер будущего 12/04/2017 Toyota представила кроссовер будущего Toyota представила концептуальный кроссовер FT-4X на международном автосалоне в Нью-Йорке. 13/03/2017 Toyota представила беспилотный автомобиль с новым поколением алгоритмов управления 13/03/2017 Toyota представила беспилотный автомобиль с новым поколением алгоритмов управления Toyota Research Institute представил беспилотный автомобиль с новым алгоритмом ориентирования в пространстве и функцией самообучения. 07/03/2017 Новинки от Toyota в Женеве: автомобиль будущего и спортивный хэтчбек 07/03/2017 Новинки от Toyota в Женеве: автомобиль будущего и спортивный хэтчбек На стенде Toyota на Международном автомобильном салоне в Женеве представлены концепт автомобиля будущего i-TRIL и спортивный хэтчбек Toyota Yaris GRMN. 02/03/2017 Первый автобус Toyota на водородных элементах 02/03/2017 Первый автобус Toyota на водородных элементах В рамках подготовки к Олимпийским играм 2020 года правительству Токио передан первый автобус Toyota на водородных топливных элементах. Всего к 2020 году к перевозке пассажиров в столице Японии приступят более 100 инновационных экоавтобусов Toyota. 31/01/2011 Автопогрузчики на топливных элементах начали свою работу на заводе Тойота 31/01/2011 Автопогрузчики на топливных элементах начали свою работу на заводе Тойота Первые два автопогрузчика на водородных топливных элементах приступили к работе на заводе Toyota в Японии. 23/01/2017 Давос 2017: Тойота возглавила всемирный Совет по водородным технологиям 23/01/2017 Давос 2017: Тойота возглавила всемирный Совет по водородным технологиям Тойота возглавила всемирный Совет по водородным технологиям (Hydrogen Council), учрежденный на Всемирном экономическом форуме в Давосе. 07/11/2016 Триумф Toyota Mirai на экологическом ралли е-Rally Monte-Carlo 07/11/2016 Триумф Toyota Mirai на экологическом ралли е-Rally Monte-Carlo Toyota Mirai, первый в мире серийный автомобиль на водородных топливных элементах, стал безоговорочным лидером эко-ралли е-Rally Monte-Carlo 2016. 25/03/2016 Toyota Mirai признан лучшим экологичным автомобилем в мире 25/03/2016 Toyota Mirai признан лучшим экологичным автомобилем в мире Toyota Mirai стал обладателем престижной международной премии «Всемирный автомобиль года» в 2016 году в категории «Лучший экологичный автомобиль». 01/07/2015 Арнольд Шварценеггер: «Мне нужна твоя одежда, ботинки и Toyota Mirai» 01/07/2015 Арнольд Шварценеггер: «Мне нужна твоя одежда, ботинки и Toyota Mirai» Арнольд Шварценеггер, знаменитый актер, исполнитель роли Терминатора, дважды избиравшийся на пост губернатора штата Калифорния, открыл гонку Toyota/Save Mart 350 за рулем инновационного седана Toyota Mirai. 07/05/2015 Новый креативный проект для Toyota i-Road 07/05/2015 Новый креативный проект для Toyota i-Road В июле 2015 года Тойота запускает в Токио креативный проект Open Road, который станет очередным шагом к раскрытию высокого потенциала инновационного транспортного средства Toyota i-Road. 16/04/2015 Шоу-рум Toyota Mirai в центре Токио – шанс заглянуть в будущее 16/04/2015 Шоу-рум Toyota Mirai в центре Токио – шанс заглянуть в будущее В пятницу 17 апреля Тойота Мотор Корпорэйшн откроет в центре Токио уникальный шоу-рум для Toyota Mirai, первого в мире серийного автомобиля на водородных топливных элементах. 06/03/2015 Toyota i-Road – новое понятие мобильности для жителей и гостей Токио 06/03/2015 Toyota i-Road – новое понятие мобильности для жителей и гостей Токио Компания «Тойота Мотор Корпорэйшн» объявила о начале пилотного проекта по формированию городской транспортной системы нового поколения в Токио. 06/03/2015 Toyota Mirai: лучшие специалисты компании создают инновационный автомобиль 06/03/2015 Toyota Mirai: лучшие специалисты компании создают инновационный автомобиль 24 февраля 2015 года на заводе Мотомачи в Тойота-Сити (Япония) состоялась торжественная церемония, посвященная началу нового этапа развития для одного из старейших и самых прославленных предприятий Тойота в мире. 25/02/2015 Первый в мире робот – астронавт Kirobo вернулся на землю 25/02/2015 Первый в мире робот – астронавт Kirobo вернулся на землю Говорящий робот Kirobo, созданный при участии компании Тойота, завершил свою космическую миссию и благополучно вернулся на Землю. 02/02/2015 Тойота испытает революционные полупроводники на Camry 02/02/2015 Тойота испытает революционные полупроводники на Camry В феврале этого года компания «Тойота Мотор Корпорэйшн» (Япония) начинает тестировать блоки управления питанием электродвигателей с использованием новых полупроводников на основе карбида кремния. 17/12/2014 Будущее уже сегодня: старт продаж Toyota Mirai в Японии 17/12/2014 Будущее уже сегодня: старт продаж Toyota Mirai в Японии 15 декабря 2014 года компания «Тойота Мотор Корпорэйшн» объявила о начале продаж первого серийного автомобиля на водородных топливных элементах Toyota Mirai на японском рынке. 29/09/2014 "Cité lib by Ha:mo" –уникальная транспортная сеть в Гренобле с участием Toyota 29/09/2014 "Cité lib by Ha:mo" –уникальная транспортная сеть в Гренобле с участием Toyota Компания «Тойота Мотор Европа» приняла участие в создании системы общественного транспорта нового поколения во французском городе Гренобль. 23/09/2014 Toyota C-HR - новое слово в дизайне субкомпактных кроссоверов 23/09/2014 Toyota C-HR - новое слово в дизайне субкомпактных кроссоверов На предстоящем Парижском автосалоне 2014 состоится мировая премьера концептуального кроссовера Toyota C-HR. 18/09/2014 Премьера концепта-трансформера Toyota U2 18/09/2014 Премьера концепта-трансформера Toyota U2 Компания Тойота разработала новый концептуальный автомобиль-трансформер в соответствии с популярным движением DIY (Do it yourself – «Сделай сам»).
Our E-Privacy policy

We use cookies on our website to provide you with a better service.  If you are happy with this continue to use the website as normal, or find out how to manage cookies.