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薄膜材料は燃料電池の電力生産を高めます

Published on June 22, 2010 at 7:57 PM

材料 - 人間の毛髪の厚さの第 1000 よりより少し見つける意外な MIT の実験室は今週出版されたレポートに従って 1 つのタイプの燃料電池から電極の動作をと多分最終的に調査する改善された方法電力生産のレートの改善の - の薄いシートの動作について、原因となることができます。

この図表は教授がヤン Shao 角および彼女のチーム使用する実験セットアップを示します。 背景の円はストロンチウム代わりにされたランタンのコバルトのペロプスカイトと呼出される材料のなされる小さい薄膜の (結晶構造を左上で図表で示される) 電極をか LSC 表します。 図表は LSC の触媒作用作業を測定するのに使用される実験室セットアップを示します。 円の排気切替器は酸素の分子 (O2) が LSC の表面でどのように交換されるか示します。 ポストドクターによるエヴァ Mutoro 実例

多くの場合、厚さのちょうど少数の分子であるかもしれない材料の薄層 - 同じ材料の固体ブロックと別の特性を表わします。 しかしこれが知られていた現象であるのに、相違の性質はペロプスカイトと呼出された鉱物の薄膜の動作で見つけられた MIT のチーム - この場合、ようにジルコニアの水晶の表面の薄層 - 沈殿する 「非常に予想外でした」、ヤンの Shao 角、研究を導いた MIT の機械工学の助教授をおよび物質科学および工学言います。 作業はハンズ Christen およびオーク・リッジの国立研究所のミハエル Biegalski と共同して行われました。

燃料電池では、水素のような燃料かメタノールは反応しま焼き付けられますよりもむしろエネルギーを化学的に解放する触媒の前で。 その結果、それらは燃料から温室効果ガスか他の汚染物質を解放しないで電気を作り出してもいく従って電気を生成するための有望な代替的アプローチとして考慮されます。 そして時間のかかるプロセスで再充電される必要がある電池とは違って、燃料電池はすぐに燃料を補給することができます。

未来の交通機関または静止したパワー系統のための電気を供給する有望な方法として考慮される燃料電池のすばらしい効率の達成への主要な障壁は陰極からの酸素の生産、装置の 2 台の電気ターミナルの 1 の遅いレートです。 現在の燃料電池では、酸素の生産のレートは装置の出力の制限要因です。 多くのチームは効率を改善するおよび燃料電池の 2 つの主要な種類のコストを削減する方法を追求しています: 固体酸化物の燃料電池 (SOFCs)およびプロトン交換膜の燃料電池 (PEMFCs)。 この作業は電力プラントのような大規模なシステムのアプリケーションを見つけることができる SOFCs の陰極の潜在的な改善をアドレス指定します。 新しい研究はこの作業がある特定のペロプスカイトの混合物ことをの薄膜の使用によって hundredfold までによって高めることができることを提案します。

前の研究は反対を見つけました、第一次製品、 Shao 角が言うよりより少なく反応あるペロプスカイト材料の薄膜は百倍でしたその。 新しい結果はドイツジャーナル Angewandte Chemie でオンラインで出版されます; 主執筆者は元在学生のヘラルドの la O」および歌ジン Ahn ポストドクターです。 作業は NSF、米国エネルギー省、オーク・リッジの国立研究所および Abdullah 王の理工系の大学によってサポートされました。

この調査で使用される材料の高純度の薄膜の種類の作成によって - この場合、薄くとメートルの 20 ナノメーター、か billionths - 調査することは可能材料の表面は大いにすばらしい細部でよりどのようにの反応するか細部をですずっと第一次製品との研究で可能です。 この研究は一義的な薄膜の特性が触媒作用作業を高めることができることを示します。

「私たちの知る限りでは、これはこれらの薄膜が展示品に」高められた作業示されていた時最初に、 Shao 角言いますあります。 チームは高められた作業の理由についての仮説を確認し、同じような特性を表わすかもしれない材料の系列を探索し研究を続けています。 「私達は」活動レベルがとても高いなぜのか決定に、 Shao 角は言いま、材料の高められた反応が表面の伸張に起因するかもしれないことを提案します取り組みま。 これは酸素の空室の内容か材料、 Shao 角のグループで検査されている可能性の電子構造を変更するかもしれません。

多くの燃料電池がプラチナのような貴金属からなされる電極を使用する間、この実験の電極はコバルト、ランタンのような比較的豊富な材料からなされ、ストロンチウム、 Shao 角は言います、従って作り出して比較的安価なべきです。 さらに、この材料は大いに低温で低温の利点ので 「であることができるある SOFC の電極、物質的な劣化」と大いに減らすことができるより働きます彼女は言います。 現在のセルが 800 の摂氏温度の温度でまたはより高い働く一方、新しいアプローチは 500 の摂氏温度で働くことができる材料のようにだったこれらのテストの場合にはそう原因となるかもしれません。

しかしこの作業はちょうど第一歩、です。 Shao 角はこれが新しく基本的な研究分野の始めである重点を置き、可能な混合物の家族全員の調査に高い触媒作用作業の最適の組合せとの 1 つを求めておよび安定性が高いことに導くことができます。 この非常に反応材料は燃料電池以外適切なホームを見つけることができます: 例えば、の高温センサーと窒素および他のガスから酸素を分けるのに使用される膜と彼女は言います。

Last Update: 12. January 2012 07:26

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