Создан дешевый и эффективный катализатор для топливных элементов | 13:31 |
 Топливные элементы, преобразующие топливо напрямую в электричество без сжигания, обещают менее загрязненное будущее, где автомобили будут работают на чистом водороде и не будет выхлопных газов, кроме водяного пара. Но катализаторы, которые заставляют их работать, по-прежнему дорогие и неэффективные. Команда исследователей Корнельского энергетических материалов Центра сделала важный шаг вперед с химическим процессом, который создает наночастицы из платины и кобальта, c обогащенной платиной оболочкой, которые показывают значительное улучшение каталитической активности. " Это улучшает катализа и сокращает расходы в пять раз", говорит Эктор Абруна, профессор Е.М. Шамо химии и химической биологии, старший автор статьи, описывающие работу в октябрьcком выпуске журнала Nature Materials . Соавторы - Фрэнсис ДиСильво, Джон Ньюман профессор химии и химической биологии и Дэвид Мюллер, профессор прикладной и инженерной физики и содиректор Института Кавли в Корнельском для наноразмерных науки. В топливном элементе катализатор на одном электроде, разрушает атомы водорода,превращая их в протоны и электроны. Электроны проходят через внешнюю цепь для создания электрического тока на другом электроде, где второй катализатор объединяет входящие электроны, свободные протоны и кислород, образуя воду. В современных коммерческих топливных элементов - катализатором является чистая платина, которая является дефицитным и дорогим химическим элементом. Исследователи пытались заменить платиновые сплавы с различной степенью успеха. Ранее команда Корнельского исследований создали наночастицы палладия-кобальтового сплава, покрытого тонким слоем платины, что работал как чистой платины с меньшими затратами. Формирование катализатора в виде наночастиц, как правило, около 5 нанометров в диаметре, происходит на углеродном носителе, который обеспечивает большую площадь поверхности, чтобы реагировать с топливом.Наночастицы сохраняют свою площадь с течением времени, сохраняя каталитической активности устойчивым, в то время как частицы сделаны из того же сплава без упорядоченной структуры деградируют. Компьютерное моделирование в каталитической реакции предсказывает, что должно быть увеличение каталитическую активность, если атомы платины толкают немного вместе, или "напряженно", как Абруна описывает его. Дели Ванг, исследователь из команды Абруна, разработал новый химический процесс производства наночастиц платины-кобальтового сплава, который включал отжига (нагрев) , где хаотически расположенных атомов в сплавах форме упорядоченной кристаллической структурой. Вместо того, чтобы просто быть перемешаны вместе, атомы металла выстраиваются в упорядоченную решетку. Слоями атомов платины на эти линии частиц с решеткой и помещаются ближе друг к другу, чем они были бы в чистой платины, полученный "штамм", обеспечивает повышение каталитической активности. Хулио Синь, аспирант из группы Мюллера, с помощью сканирующего туннельного электронного микроскопа подтвердил структуру. В ходе предварительных испытаний новых наночастиц показали примерно в три с половиной раза более высокую каталитическую активность (измерялся ток), чем в аналогичных частиц с неупорядоченным ядром, и более чем в 12 раз больше, чем чистая платина. Новые катализаторы являются и более долговечными. Топливный элемент катализаторы теряют свою эффективность как атомы платины окисляется далеко или в виде наночастиц слипаются, уменьшается площадь поверхности, где они могут вступить в реакцию с топливом. После 5000 вкл-выкл циклов испытательной камере, каталитическая активность упорядоченных наночастиц осталась стабильной, в то время как активность аналогичного катализатор кобальт-платина с неупорядоченным ядром быстро упала. Упорядоченная структура является более стабильной, говорит Абруна. | |
| Просмотров: 1024 | Добавил: defaultNick | Теги: | Рейтинг: 5.0/1 | | |
| Всего комментариев: 3 | ||||
| ||||
