Электромобили приобретают все большую актуальность, поскольку улучшают экологическую обстановку на дорогах городов, обладают бесшумным ходом и неплохими динамическими характеристиками.
Это отражается как в увеличении продаж электромобилей, так и в расширении их модельного ряда и даже появлении новых компаний, выпускающих только электромобили, таких как Tesla. В конце прошлого года общее количество электромобилей во всем мире превысило два миллиона. Лидирует по числу таких машин США, на втором месте – Евросоюз, на третьем - Китай. Больше всего электрокаров в мире продает китайская компания BYD, на втором месте – Tesla (США), Nissan на третьем.
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 емкости существующих батарей и медленной зарядки, о чем сообщал VN.ru.
Решить эту проблему призваны специальные устройства, так называемые «увеличители пробега» или «range-extenders», которые, работая на каком-либо из видов традиционных или возобновляемых топлив (бензин, дизель, биоэтанол и др.) с максимальным КПД медленно подзаряжают батарею, увеличивая дальность пробега электромобиля на 50-100 процентов 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), благодаря их высокому КПД, бесшумности работы и низкому весу.
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 в силу высокого веса и соображений безопасности. Альтернативным решением является получение водорода для питания ПОМ ТЭ непосредственно на борту автомобиля из какого-либо вида топлива, например, бензина. В этом случае удается 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. Одной из главных проблем в этой области является финальная стадия глубокой очистки от монооксида углерода (СО), который является ядом для ПОМ ТЭ, водородной смеси, которая содержит около одного процента СО, десяти процентов Н2О и 20 процентов СО2 помимо водорода.
Команда ученых из Новосибирского государственного университета и Института катализа СО РАН придумала катализатор для этой реакции. В качестве решения было предложено селективно гидрировать весь СО в смеси до метана (СН4), при этом «не трогая» избыток СО2.
«Мы синтезировали очень активный в обеих реакциях Ni/CeO2 катализатор и поняли, что реакции гидрирования СО и СО2 протекают на разных участках поверхности катализатора, - рассказывает кандидат химических наук, заместитель декана факультета естественных наук НГУ, сотрудник САЕ «Низкомерные гибридные материалы» Дмитрий Потемкин. - 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».