Эффективный катализатор требует платины в 10 раз меньше | 11:33 |
 Эффективные, надежные и экономичные каталитические материалы играют ключевую роль в достижении прорыва в технологии топливных элементов. Немецкие ученые разработали материал для преобразования водорода и кислорода в воду, используя в 10 раз меньше платины, чем обычно. С помощью внедренный электронной микроскопии, исследователи обнаружили, что функция нанометровые частицы катализатора определяется их геометрической формой и строением атома. Это открытие открывает новые пути для дальнейшего совершенствования катализаторов для преобразования и хранения энергии. Водородные топливные элементы рассматриваются как экологически чистую альтернативу обычным двигателей внутреннего сгорания, а, кроме электрической энергии, единственное вещество, получаемое в процессе работы является вода. В настоящее время в реализации водородных топливных элементов в настоящее время затруднено из-за высокой стоимости материала из платины. Большие количества дорогого благородного металла, все еще требуется для электродов в топливных элементах, при котором химические процессы преобразования иметь место. Без каталитический эффект платины, это не возможно в настоящее время для достижения необходимого коэффициента конверсии. Как катализ происходит на поверхности платины только, материал может быть сохранена и, одновременно, эффективность электродов улучшено с помощью наночастиц платины, тем самым увеличивая соотношение между платиной поверхности материала требуется. Несмотря на крошечные частицы около десяти тысяч раз меньше диаметра человеческого волоса, площадь поверхности килограмм таких частиц эквивалентна несколько футбольных полей. Еще более платины могут быть сохранены путем смешивания его с другими, менее ценные металлы, такие как никель или медь. Новый катализатор состоит не из круглых наночастиц, которые ранее были широко используются, но октаэдрной форме наночастиц платины-никелевого сплава. Исследователи обнаружили, что единственным способом, в котором платину и никель атомов располагаются на поверхности этих частиц служит для оптимального ускорения химической реакции между водородом и кислородом с образованием воды. Круглые или кубические частицы, с другой стороны, имеют различные атомные структуры на поверхности и, следовательно, менее эффективными катализаторами для химической реакции, то, что должно быть компенсировано использованием повышенного количества благородного металла. То, каким образом жизненный цикл катализаторов зависит и может быть оптимизирована путем их атомного состава была предметом исследования исследовательской группы, которая использовала сверхвысокого разрешения электронной микроскопии в Эрнст Руска-центр (ER-C) , объектом исследований Альянс Юлих Аахена. "Решающим фактором для понимания жизненного цикла катализаторов стало наблюдение, что никель и платину атомы предпочитают не быть равномерно распределены на поверхности нано-октаэдров", объясняет д-р Марк Heggen от ER-C и Петер Грюнберг института Юлих. "Хотя это выгодно для реакционной способности, это ограничивает всю жизнь". Чтобы определить местоположение каждого элемента с атомной точностью, исследователи использовали метод, в котором электронный луч одного из ведущих сверхвысокого разрешения в мире электронных микроскопов тонко сосредоточены, посланный через образец и, в результате взаимодействия с образцом, теряет часть своей энергии. Каждый элемент в образце Таким образом, можно определить, как отпечатки пальцев. Обычные электронные микроскопы не способны обнаруживать такие химические подписи с атомным разрешением. "Эта новаторская экспериментальная работа предоставляет прямые доказательства того, что выбор правильной геометрической формы для частиц катализатора так же важно для оптимизации их функций, как выбор их состава и размера", говорит профессор Питер Штрассер из Технического университета Берлина. "Это дает исследователям новые возможности для дальнейшего совершенствования функциональных материалов, особенно катализаторы, для хранения энергии." Последние эксперименты из исследовательской группы Штрассера показывают, что существенное увеличение эффективности может быть доступно для расщепления воды реакции для получения кислорода в электролизерах, для которой еще более дорогим благородным иридия металла. | |
| Просмотров: 699 | Добавил: defaultNick | Теги: | Рейтинг: 0.0/0 | | |
| Всего комментариев: 0 | |