पतली फिल्म सामग्री ईंधन कोशिकाओं में विद्युत उत्पादन बढ़ता है

एक आश्चर्य की सामग्री की एक पतली शीट के व्यवहार के बारे में खोजने एमआईटी प्रयोगशाला - एक मानव बाल की मोटाई के हज़ारवां से कम - इलेक्ट्रोड के व्यवहार का अध्ययन करने के बेहतर तरीके से बिजली उत्पादन की दर में सुधार के लिए नेतृत्व और शायद अंततः ईंधन सेल के एक प्रकार एक रिपोर्ट के अनुसार, इस हफ्ते प्रकाशित किया.

इस चित्र प्रयोगात्मक प्रो यांग शाओ - हॉर्न और उसकी टीम द्वारा इस्तेमाल किया सेटअप पता चलता है. पृष्ठभूमि में हलकों छोटे पतली फिल्म बुलाया स्ट्रोंटियम प्रतिस्थापित लेण्टेनियुम कोबाल्ट perovskite सामग्री से बना इलेक्ट्रोड, या LSC (जिसका क्रिस्टल संरचना के ऊपर छोड़ दिया पर diagrammed है) का प्रतिनिधित्व करते हैं. आरेख प्रयोगशाला LSC का उत्प्रेरक गतिविधि को मापने के लिए इस्तेमाल किया सेटअप पता चलता है. परिपत्र cutout दिखाता है कि कैसे ऑक्सीजन के अणुओं (O2) LSC सतह पर विमर्श कर रहे हैं. Postdoctoral शोधकर्ता इवा Mutoro द्वारा चित्रण

कई मामलों में, एक सामग्री की पतली परत है जो सिर्फ एक कुछ अणुओं मोटाई-एक्ज़िबिट एक ही सामग्री के ठोस ब्लॉक से अलग गुणों में हो सकता है. लेकिन फिर भी यह एक ज्ञात घटना है, अंतर एमआईटी की टीम एक perovskite खनिज कहा जाता है की पतली फिल्मों के व्यवहार में पाया की प्रकृति है - इस मामले में, zirconia में से एक क्रिस्टल की सतह पर एक पतली परत के रूप में जमा था " यांग शाओ - हॉर्न, मैकेनिकल इंजीनियरिंग और सामग्री और एमआईटी, जो अनुसंधान का नेतृत्व में विज्ञान और इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर कहते हैं बहुत अप्रत्याशित ". हंस बप्तिस्मा और ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में माइकल Biegalski के साथ सहयोग में काम किया था.

ईंधन की कोशिकाओं में, या हाइड्रोजन मेथनॉल के रूप में एक ईंधन एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करता है, अपने रासायनिक जला दिया जा रहा बजाय ऊर्जा जारी है. एक परिणाम के रूप में, वे ग्रीन हाउस गैसों या अन्य प्रदूषण जारी के बिना ईंधन से बिजली का उत्पादन कर सकते हैं और इतनी बिजली पैदा करने के लिए एक वैकल्पिक दृष्टिकोण का वादा माना जाता है. और बैटरी, जो एक समय लेने वाली प्रक्रिया में उत्साहित किया जा आवश्यकता के विपरीत, एक ईंधन सेल जल्दी जोशीले जा सकता है.

ईंधन की कोशिकाओं में अधिक से अधिक दक्षता, जो भविष्य के परिवहन या स्थिर ऊर्जा प्रणालियों के लिए बिजली की आपूर्ति का एक आशाजनक तरीका माना जाता है को प्राप्त करने के लिए मुख्य बाधा कैथोड से ऑक्सीजन उत्पादन की धीमी दर, एक डिवाइस में दो बिजली के टर्मिनलों की है. कोशिकाओं में मौजूद ईंधन, ऑक्सीजन उत्पादन की दर उपकरण उत्पादन की शक्ति में सीमित कारक है. ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं () SOFCs और प्रोटॉन विनिमय झिल्ली ईंधन कोशिकाओं (PEMFCs): कई टीमों कार्यकुशलता में सुधार और ईंधन की कोशिकाओं के दो प्रमुख प्रकार की लागत को कम करने के तरीके का पीछा कर रहे हैं. इस काम SOFCs में कैथोड में संभावित सुधार है, जो बिजली संयंत्रों के रूप में बड़े पैमाने पर सिस्टम में आवेदन मिल सकता है पते. नए शोध से पता चलता है कि इस गतिविधि की वृद्धि हुई किया जा सकता है यौगिकों perovskite कुछ की पतली फिल्मों का उपयोग करके एक सौ गुना है.

शाओ - हॉर्न, पिछले अनुसंधान के विपरीत पाया गया था कि कुछ perovskite सामग्री की पतली फिल्मों सौ थोक सामग्री से कम प्रतिक्रियाशील बार थे कहते हैं. नए परिणाम Chemie Angewandte पत्रिका जर्मन में ऑनलाइन प्रकाशित कर रहे हैं, सीसा लेखक के पूर्व छात्र Gerardo ला ओ 'और postdoctoral शोधकर्ता सुंग जिन Ahn. काम NSF, अमेरिकी ऊर्जा विभाग, ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी और शाह अब्दुल्ला विश्वविद्यालय विज्ञान और प्रौद्योगिकी के द्वारा समर्थित किया गया था.

इस मामले में, के रूप में 20 नैनोमीटर, या एक मीटर के billionths के रूप में पतली - इस अध्ययन में प्रयुक्त सामग्री के उच्च शुद्धता पतली फिल्मों की तरह बनाने से यह संभव है में बहुत कैसे सामग्री की सतह प्रतिक्रिया के विवरण का अध्ययन अधिक विस्तार से थोक माल के साथ अनुसंधान के क्षेत्र में संभव किया गया है. इस शोध से पता चलता है कि अद्वितीय पतली फिल्म विशेषताओं गतिविधि उत्प्रेरक वृद्धि कर सकते हैं.

शाओ - हॉर्न, वृद्धि की गतिविधि "हमारे ज्ञान करने के लिए, यह पहली बार इन पतली फिल्मों के प्रदर्शन के लिए दिखाया गया है" कहते हैं. टीम के अनुसंधान जारी है वृद्धि की गतिविधि के लिए कारणों के बारे में उनकी परिकल्पना की पुष्टि करने के लिए, और सामग्री है कि इसी तरह के गुण एक्ज़िबिट सकता है की एक परिवार का पता लगाने. शाओ - हॉर्न, गतिविधि का स्तर इतना अधिक है, "हम निर्धारित क्यों पर काम कर रहे हैं" कहते हैं, सुझाव है कि सामग्री की जेट बढ़ एक सतह के फैलने से परिणाम हो सकता है. यह ऑक्सीजन रिक्तियों या सामग्री के इलेक्ट्रॉनिक संरचना, संभावनाएं है कि शाओ - हॉर्न के समूह में जांच कर रहे हैं किया जा रहा है की सामग्री को बदल सकते हैं.

शाओ - हॉर्न, जबकि कई ईंधन की कोशिकाओं प्लैटिनम जैसे कीमती धातुओं से बनाया इलेक्ट्रोड का उपयोग करें, इस प्रयोग में इलेक्ट्रोड कोबाल्ट लेण्टेनियुम, और स्ट्रोंटियम जैसे अपेक्षाकृत प्रचुर मात्रा में सामग्री से बना रहे हैं कहते हैं, तो वे अपेक्षाकृत सस्ती उत्पादन किया जाना चाहिए. ", कम तापमान पर, सामग्री गिरावट बहुत कम किया जा सकता है" वे कहती हैं इसके अलावा, इस सामग्री मौजूदा SOFC इलेक्ट्रोड है, जो एक फायदा हो सकता है क्योंकि की तुलना में बहुत कम तापमान पर काम करता है. जबकि मौजूदा कोशिकाओं उच्च या 800 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर काम करते हैं, नए दृष्टिकोण सामग्री है कि 500 ​​डिग्री सेल्सियस पर काम कर सकता है सीसा, के रूप में इन परीक्षणों में मामला था हो सकता है.

यह काम सिर्फ पहला कदम है, लेकिन. शाओ - हॉर्न जोर दिया है कि यह एक नया मौलिक अनुसंधान क्षेत्र की शुरुआत है, और एक की खोज में उच्च उत्प्रेरक गतिविधि और उच्च स्थिरता के एक इष्टतम संयोजन के साथ संभव यौगिकों के एक पूरे परिवार का अन्वेषण करने के लिए नेतृत्व सकता है. इस उच्च प्रतिक्रियाशील सामग्री ईंधन कोशिकाओं की तुलना में अन्य स्थानों में एक घर मिल सकता है: उदाहरण के लिए, उच्च तापमान सेंसरों और नाइट्रोजन और अन्य गैसों से ऑक्सीजन को अलग करने के लिए इस्तेमाल किया झिल्ली में, वह कहता है.