Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

Тонкопленочный Материал Увеличивает Выработку Энергии в Отсеках Топливного Бака

Published on June 22, 2010 at 7:57 PM

Удивительно лаборатория MIT находя о поведении тонкого листа материала - чем тысячная из толщины человеческих волос - смогла вести к улучшенным путям изучать поведение электродов и возможно в конечном счете к улучшениям в тарифе выработки энергии от одного типа отсека топливного бака, согласно рапорту опубликованному эта неделя.

Эта диаграмма показывает экспириментально настроение используемое Prof. Yang Shao-Горном и ее командой. Круги на заднем плане представляют малюсенькие тонкопленочные электроды сделанные из вызванного материала стронци-замененным перовскитом кобальта лантана, или LSC (кристаллическая структура которого diagrammed наверху налево). Диаграмма показывает настроение лаборатории используемое для того чтобы измерить каталитическую работу LSC. Круговой вырез показывает как молекулы кислорода (O2ий) обменяны на поверхности LSC. Иллюстрация postdoctoral исследователем Ева Mutoro

В много случаев, тонкие слои материала - который может быть как раз немного молекул в толщине - показывают свойства отличающиеся от твердые блоки такого же материала. Но даже если это известное явление, природа разницы команда MIT найденная в поведении тонких депозированных фильмов вызванного минерала перовскитом - в этот случай, по мере того как тонкий слой на поверхности кристалла zirconia - «была очень много непредвидена,» говорит Yang Shao-Горн, адъюнкта-профессора машиностроения и науки и инженерства материалов на MIT, который вел исследование. Работа была сделана в сотрудничестве с Hans Christen и Майкл Biegalski на Лаборатории Oak Ridge Национальной.

В отсеках топливного бака, топливо как водопод или метанол реагируют в присутствии к катализатору, выпуская свою энергию химически вернее чем горел. В результате, они могут произвести электричество от топлива без выпускать газы оранжереи или другие поллютанты, и поэтому учтены перспективнейшим альтернативным подходом для производить электричество. И не похож на батареи, которым нужно быть перезаряженным в требующий много времени процессе, отсек топливного бака можно дозаправить быстро.

Главным образом барьер к достигать большой эффективности в отсеках топливного бака, которые учтены перспективнейшим путем поставлять электричество для будущей перевозки или неподвижных электрических систем, медленный тариф продукции от катода, одного кислорода из 2 электрических стержней в приборе. В присутствующих отсеках топливного бака, тариф продукции кислорода ограничивающий фактор в выходной мощности прибора. Много команд следуют пути улучшать эффективность и уменьшения цен 2 главных видов отсеков топливного бака: отсеки топливного бака тверд-окиси (SOFCs) и отсеки топливного бака мембраны протон-обменом (PEMFCs). Эта работа адресует потенциальные улучшения в катоде в SOFCs, которое смогло найти применение в широкомасштабных системах как заводы электричества. Новое исследование предлагает что эта работа может быть увеличена до hundredfold путем использование тонких фильмов некоторых смесей перовскита.

Предыдущее исследование нашло противоположность, та тонкие фильмы некоторых материалов перовскита были 100 времен более менее реактивны чем кусковой материал, Shao-Горн говорит. Новые результаты опубликованное он-лайн в Немецком журнале Angewandte Chemie; ведущие автор Ла O Gerardo бывшего студента' и postdoctoral исследователь Петь-Jin Ahn. Работа была поддержана NSF, Министерством Энергетики США, Лабораторией Oak Ridge Национальной и Королем Abdullah Университетом Науки и Техники.

Путем создавать вид высокочистых тонких фильмов материала используемых в этом изучении - в этот случай, как тонко по мере того как 20 нанометров, или billionths метра - возможно изучить детали как поверхность материала реагирует в очень большой детали чем возможно в исследовании с кусковыми материалами. Это исследование показывает что уникально тонкопленочные характеристики могут увеличить каталитическую деятельность.

«К нашему знанию, этому в первый раз эти тонкие фильмы были показаны к экспонату» увеличенная работа, Shao-Горн говорит. Команда продолжает исследование для проверки их предположения о причинах для увеличенной работы, и для того чтобы исследовать семейство материалов которые могут показать подобные свойства. «Мы работаем на определять почему» уровень активности настолько высоок, Shao-Горн говорит, предлагающ что увеличенная реактивность материала может привести к от протягивать поверхности. Это может изменить содержание вакансий кислорода или электронную структуру материала, возможностей которые рассматриваются в группе Shao-Горна.

Пока много отсеков топливного бака используют электроды сделанные от драгоценных металлов как платина, электроды в этом эксперименте сделаны от относительно обильных материалов как кобальт, лантан и стронций, Shao-Горн говорит, поэтому они должны быть относительно недорог произвести. В добавлении, этот материал работает на гораздо низкее температурах чем существуя электроды SOFC, которые смогли быть преимуществом потому что «на более низких температурах, материальное ухудшение можно очень уменьшить,» она говорит. Тогда Как настоящие клетки работают на температурах 800 градус цельсий или высоко, новый подход мог вести к материалам которые смогли работать на 500 градус цельсиях, как был случаем в этих испытаниях.

Эта работа как раз первый шаг, однако. Shao-Горн усиливает что это начало новой основной зоны исследования, и смогло вести к исследованию целой семьи возможных смесей в поисках одного с деятельностью при оптимального сочетание из высокой каталитической и высокой стабилностью. Этот сильно реактивный материал смог найти дом в местах за исключением отсеков топливного бака: на пример, в высокотемпературных датчиках и в мембранах используемых для того чтобы отделить кислород от азота и других газов, она говорит.

Last Update: 12. January 2012 01:55

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