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

Tunn-Filma Materiella Förhöjningar Driver Produktion Tankar in Celler

Published on June 22, 2010 at 7:57 PM

Ett överraska MIT-laboratorium som finner om uppförandet av ett tunt, täcker av materiellt - mindre än en tusendel av tjockleken av ett människahår - kunde leda till förbättrad väg av att studera uppförandet av elektroder, och till förbättringar i klassa av driva kanske ultimately produktionen från en typ av tankar cellen, enligt en rapport som publiceras denna vecka.

Detta diagram visar att det experimentellt ställer in använt av Prof.en Yang Shao-Horn och henne laget. Cirklar i bakgrunden föreställer mycket litet tunn-filmar elektroder som göras av en materiell kallad strontium-ersatt lanthanumkoboltperovskite eller LSC (vars kristall strukturerar diagrammeds på lämnat bästa). Diagrammet visar att labbet ställer in van vid mäter den katalytiska aktiviteten av LSCEN. Cirkulärutklippet visar hur syremolekylar (O2) utbyts på LSCEN ytbehandlar. Illustration av den postdoctoral forskare Eva Mutoro

Gör lagrar av ett materiellt tunnare - som kan vara precis några molekylar i tjocklek - ställer ut rekvisita som är olik från fasta kvarter av samma som är materiella I många fall. Men, även om detta är ett bekant fenomen, var naturen av skillnaden som MIT-laget som finnas i uppförandet av tunt, filmar av en mineral som kallas perovskite - i detta fall, satt in som ett tunt lagrar på ytbehandla av en kristall av zirconiaen - ”, mycket den oväntad,” något att sägaYang Shao-Hornen, förbunden professor av maskinlära- och materialvetenskap och att iscensätta på MIT, som ledde forskningen. Arbetet gjordes i samarbete med Hans Christen och Michael Biegalski på det Oak Ridge MedborgareLaboratoriumet.

I tanka celler, en tanka liksom väten, eller methanol reagerar i närvaroen av en katalysator som chemically ganska frigör dess energi än brännas. Som ett resultat kan de jordbruksprodukterelektricitet från tanka, utan att frigöra växthuset, gasar eller andra föroreningar och så är ansedda ett lova alternativ att närma sig för utveckling av elektricitet. Och i motsats till batterier, som behöver att rechargeds i ett tidskrävande processaa, kan en tankacell tankas snabbt.

Den huvudsakliga barriären till att uppnå mer stor effektivitet tankar in celler, som är ansedda lova långt av levererande elektricitet för framtida trans., eller stationärt driva system, är det långsamt klassar av syreproduktion från katoden, en av de två elektriska terminalerna i apparaten. I gåva tanka celler, klassa av syreproduktionen är begränsa dela upp i faktorer i driva som tillverkas av apparaten. Många lag förföljer väg av att förbättra effektiviteten, och förminskande kostar av tvåna ha som huvudämne sorter av tankar celler: fast-oxiden tankar celler, (SOFCs) och proton-utbytet membranet tankar celler (PEMFCs). Detta arbete tilltalar potentiella förbättringar i katoden i SOFCs, som kunde finna applikation i storskaliga system liksom elektriska kraftverk. Den nya forskningen föreslår att denna aktivitet kan ökas av ett hundredfold, genom att använda thin filmar upp till av bestämda perovskitesammansättningar.

Föregående forskning hade funnit motsatsen, det tunt filmar av några perovskitematerial var hundra tider mindre reactive än bulk materiella, Shao-Hornen något att säga. De nya resultaten publiceras direktanslutet i Tysken förar journal över Angewandte Chemie; de bly- författarna är den tidigare Nollan för deltagareGerardo la' och den postdoctoral forskare Sjunga-Jin Ahn. Arbetet stöttades av NSFEN, U.S.-Avdelningen av Energi, det Oak Ridge MedborgareLaboratoriumet och den KonungAbdullah Universitetar av Vetenskap och Teknologi.

Genom att skapa sorten av kick-renhet, filmar thin av materiellt som används i denna studie - i detta fall, så thin som 20 nanometers eller billionths av en mäta - det är möjligheten till den studien specificerar av, hur ytbehandla av det materiellt reagerar i mycket mer stor specificerar än, har varit möjligheten i forskning med bulk material. Denna forskning visar att som unikt tunn-filma, kan kännetecken förhöja katalytisk aktivitet.

”Till vår kunskap, denna är den första tiden som dessa tunt filmar har visats till utställningen” den ökande aktiviteten, Shao-Horn något att säga. Laget fortsätter forskning för att verifiera att deras hypotes om resonerar för den ökande aktiviteten, och att undersöka en familj av material som kan ställa ut liknande rekvisita. ”Är Vi funktionsdugliga på att bestämma därför” den jämna aktiviteten är så kicken, Shao-Hornen något att säga som föreslår att den ökande reactivityen av det materiellt kan resultera från en sträckning av ytbehandla. Detta kan ändra det nöjt av syrevakans, eller de elektroniska strukturerar av det materiellt, möjligheter som undersöks i Shao-Horn'sens grupp.

Fördriva många tankar celler bruks somelektroder som göras från dyrbart, belägger med metall liksom platina, elektroderna i detta experiment göras från förhållandevis överflödande material liksom kobolt, lanthanum och strontium, Shao-Horn något att säga, så de bör vara förhållandevis billiga till jordbruksprodukter. I tillägget som är detta kan materiella arbeten på mycket lägre temperaturer än existerande SOFC-elektroder, som kunde vara en fördel därför att ”på lägre temperaturer, materiell degradering mycket förminskas,” henne något att säga. Eftersom strömceller fungerar på temperaturer av som 800 grader är Celsiusa eller högre, att närma sig de nya styrkan som är bly- till material, som kunde fungera på 500 grader Celsiust, som var, testar fallet i dessa.

Detta arbete är precis första steg, emellertid. Shao-Hornen belastar, att denna är början av ett nytt grundforskningområde, och kunde leda till utforskning av en hel familj av möjlighetsammansättningar i sökande av ett med en optimal kombination av katalytisk aktivitet för kicken och kickstabilitet. Detta högt reactive materiellt kunde finna hem- bitvis annat än tankar celler: för anföra som exempel, i mycket varma avkännare, och i membran gasar van vid separat syre från ett gasformigt grundämne och annan, henne något att säga.

Last Update: 26. January 2012 06:43

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