Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Thin-Film Materiale Stigninger elproduktion i brændselsceller

Published on June 22, 2010 at 7:57 PM

En overraskende MIT laboratoriefund om opførsel af en tynd plade materiale, - mindre end en tusindedel af tykkelsen af et menneskehår - kunne føre til bedre metoder til at studere adfærd af elektroder og måske i sidste ende til forbedringer i antallet af el-produktion fra en type brændselscelle, ifølge en rapport offentliggjort i denne uge.

Dette diagram viser forsøgsopstillingen anvendes af professor Yang Shao-Horn og hendes team. Cirklerne i baggrunden repræsenterer lille tynd-film-elektroder lavet af et materiale kaldet strontium-substitueret lanthan kobolt perovskit, eller LSC (hvis krystalstruktur er diagrammed øverst til venstre). Diagrammet viser lab setup anvendes til at måle den katalytiske aktivitet af LSC. Den runde udskæring viser, hvordan ilt molekyler (O2), der udveksles på LSC overfladen. Illustration af postdoc forsker Eva Mutoro

I mange tilfælde, tynde lag af et materiale. - Som kan være blot et par molekyler i tykkelse, udviser egenskaber adskiller sig fra solide blokke af samme materiale Men selvom det er et kendt fænomen, arten af ​​forskellen MIT holdet fundet i opførsel af tynde film af et mineral kaldet perovskit - i dette tilfælde, som et tyndt lag på overfladen af ​​en krystal af zirconia deponeres - "blev meget uventet, "siger Yang Shao-Horn, lektor i maskinindustrien og materialevidenskab og-teknik på MIT, der ledede forskningen. Arbejdet blev udført i samarbejde med Hans Christen og Michael Biegalski på Oak Ridge National Laboratory.

I brændselsceller, reagerer et brændstof som brint eller metanol i tilstedeværelse af en katalysator, frigive sin energi kemisk snarere end at blive brændt. Som et resultat, kan de producere elektricitet fra brændstoffet uden at slippe drivhusgasser eller andre forurenende stoffer, og derfor betragtes som et lovende alternativ tilgang til at generere elektricitet. Og i modsætning til batterier, som skal genoplades i en tidskrævende proces, kan en brændselscelle blive tanket hurtigt.

Den væsentligste barriere for at opnå større effektivitet i brændselsceller, som betragtes som et lovende måde at levere elektricitet til fremtidige transport eller stationære kraftsystemer, er den langsomme sats af ilt produktion fra katode, en af ​​de to elektriske terminaler i enheden. Under de nuværende brændselsceller, er antallet af ilt produktionen den begrænsende faktor i effekt af enheden. Mange hold er at forfølge muligheder for at forbedre effektiviteten og reducere omkostningerne ved de to store typer af brændselsceller: fast-oxid brændselsceller (SOFC) og proton-Exchange Membrane brændselsceller (PEMFCs). Dette arbejde adresser potentielle forbedringer i katoden i SOFC, som kunne finde anvendelse i store systemer såsom elektriske kraftværker. Den nye forskning tyder på, at denne aktivitet kan øges med op til et hundredfold ved hjælp af tynde film af visse perovskit forbindelser.

Tidligere forskning havde fundet det modsatte, at tynde film af nogle perovskit materialer blev hundrede gange mindre reaktive end bulkgods, Shao-Horn siger. De nye resultater er publiceret online i det tyske tidsskrift Angewandte Chemie, de ledende forfattere er tidligere elev Gerardo la O 'og postdoc-forsker Sung-Jin Ahn. Arbejdet blev støttet af NSF, US Department of Energy, Oak Ridge National Laboratory og kong Abdullah University of Science and Technology.

Ved at skabe den form for høj renhed tynde film af materiale, der anvendes i denne undersøgelse - i dette tilfælde, så tynd som 20 nanometer, eller milliardtedel af en meter - det er muligt at studere detaljerne i, hvordan overfladen af ​​materialet reagerer i meget mere detaljeret end det har været muligt i forskning med bulk materialer. Denne forskning viser, at unikke tynd-film-egenskaber kan øge katalytisk aktivitet.

"Til vores viden, det er første gang disse tynde film er blevet vist at udvise" den øgede aktivitet, Shao-Horn siger. Holdet er fortsat forskning for at kontrollere deres hypotese om årsagerne til den øgede aktivitet, og at undersøge en familie af materialer, der kan udvise lignende egenskaber. "Vi arbejder på fastlæggelse hvorfor" aktivitetsniveauet er så højt, Shao-Horn siger, tyder på, at den øgede reaktivitet af materialet kan skyldes en strækning af overfladen. Dette kan ændre indholdet af ilt ledige stillinger eller den elektroniske struktur af det materiale, muligheder, der er ved at blive undersøgt i Shao-Horn gruppe.

Last Update: 15. October 2011 07:04

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit