Исследователи из Университета Пенсильвании, совместно с коллегами из Италии и Испании, разработали новый катализатор, в 30 раз более эффективный, чем используемые сегодня аналоги. В соответствии с заявлением ученых, их открытие позволит гораздо полнее использовать энергию метана, а заодно — снизить выбросы парникового газа от автомобилей, работающих на газе.
Катализатор также открывает боле чистый и дешевый способ получения энергии с помощью каталитического горения в газотурбинных установках. По словам авторов открытия, придумать материалы, достаточно активные, и в то же время, достаточно стабильные для того, чтобы выдержать условия сгорания метана нелегко. Существующие катализаторы, используемые для сжигания метана, не доводят дело до конца, в результате чего часть газа оказывается в атмосфере. Так, метан составляет значительную часть выхлопов авто с газовым топливом.
К тому же, при использовании традиционных катализаторов, как правило, для прохождения химической реакции требуются высокие температуры — около 600-700оС. При этом сами катализаторы эти температуры выдерживают плохо, снижая свою эффективность или полностью разлагаясь на составные части.
Примером традиционного катализатора могут служить наночастицы палладия (Pd), нанесенные на оксид церия (CeO2). Решив усовершенствовать этот подход, ученые изготовили палладиевые наночастицы, и заключили их в пористые оболочки из оксида церия, создав множество сферических структур с металлическими ядрами.
Поскольку маленькие частицы имеют тенденцию слипаться друг с другом при нагревании, а получающиеся комки снижают активность катализатора, исследователи решили нанести их на гидрофобную поверхность, состоящую из оксида алюминия, обеспечив равномерное распределение частиц.
Проведя эксперимент, ученые убедились, что структура, состоящая из металлического ядра и оболочки из оксида церия, оказалась в 30 раз эффективнее лучших из доступных на сегодня катализаторов горения метана, при тех же затратах реактивов. С помощью этого катализатора удалось обеспечить полное сгорание метана при температуре в 400 оС.
