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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

薄膜材料增加在燃料电池的发电

Published on June 22, 2010 at 7:57 PM

查找关于稀薄的页的工作情况的惊奇的 MIT 实验室材料 - 较少比第一千分之一人发的厚度 - 或许可能导致最终学习电极工作情况被改进的方式和在发电的费率的改善从燃料电池的一种类型,根据本周发布的报表。

此绘制显示杨 Shao 垫铁和她的小组教授使用的这个实验设置。 圈子在这个背景中表示微小的薄膜晶体结构被绘制在顶端左) 的电极称锶被替代的镧钴钙钛矿的做材料或者 LSC (。 绘制显示用于的实验室设置评定 LSC 的催化作用。 圆的保险开关显示氧气分子 (O2) 如何在 LSC 表面被交换。 由博士后伊娃 Mutoro 的例证

在许多情况下,可能是在厚度的一些个分子 - 材料的薄层 - 陈列属性与同一材料的固定的块不同。 但是,即使这是一种已知的现象,这个区别的本质在矿物的薄膜工作情况找到的 MIT 小组称钙钛矿的 - 在这种情况下,存款,在氧化锆水晶的表面的薄层 - “是非常意外的”,副教授说杨 Shao 垫铁,机械工程和材料学和工程在 MIT,导致这个研究。 这个工作被完成了与橡树岭国家实验室的汉斯克里森和迈克尔 Biegalski 合作。

在燃料电池,燃料例如氢或甲醇在催化剂面前起反应,发行其能源化工而不是被烧。 结果,他们可以由燃料导致电,无需发行温室气体或其他污染物,和,因此被认为发的电一个有为的可选择方法。 并且不同于电池,在一个费时的进程中需要被充电,燃料电池可以迅速被加油。

对达到更加了不起的效率的主要障碍在燃料电池,被认为提供将来的运输或固定式动力系统的电一个有为的方式,是氧气生产,设备的二个电子终端之一的缓慢的费率从负极的。 在当前燃料电池,氧气生产的费率是在设备的功率输出的限制因素。 许多小组继续处理改进这张效率和减少这二主要的费用方式燃料电池: 固定氧化物燃料电池 (SOFCs)和氢核替换膜燃料电池 (PEMFCs)。 此工作在 SOFCs 解决在负极的潜在的改善,可能查找在大规模系统的应用例如电力设备。 新的研究建议通过使用某些钙钛矿化合物,薄膜此活动可以被百倍增加。

早先研究找到对面,该那些钙钛矿材料薄膜比这份粒状材料, Shao 垫铁说一百次较不易反应的。 新的结果在线在德国日记帐 Angewandte Chemie 上被发布; 主要作者是从前的学生赫拉尔多 la O’和博士后唱金 Ahn。 这个工作由 NSF、美国能源部,橡树岭国家实验室和艾伯都拉国王科技大学支持。

通过创建在此研究用于的这材料高纯度薄膜 - 在这种情况下,一样稀薄,象 20 仪表的毫微米或者 billionths - 学习详细资料材料的表面如何在更加了不起的详细资料起反应比是可能的是可能的在与粒状材料的研究。 此研究向显示唯一薄膜特性可能提高催化作用。

“据我们所知,这是,第一次这些薄膜显示了对展览”这个增加的活动, Shao 垫铁说。 这个小组继续研究验证他们的关于原因的假说的这个增加的活动和测试可能陈列相似的属性材料的系列。 “我们在确定”活动程度为什么从事很高, Shao 垫铁说,建议材料的增加的反应性可能起因于舒展表面。 这可能更改氧气闲置目录或材料,在 Shao 垫铁的组被检查的可能性电子结构。

当许多燃料电池使用由稀有金属做的电极例如白金时,在此实验的电极由相对地丰富的材料做例如钴,镧,并且锶, Shao 垫铁说,因此他们应该是比较便宜生产。 另外,此材料比可以减少现有的 SOFC 电极,可能是一个好处,因为 “在低温运作在低温,物质降低”,她说。 而当前细胞运作在温度 800 摄氏度或更高,新的途径也许导致可能运作在 500 摄氏度的材料,是的情况在这些测试的。

然而此工作是第一步。 Shao 垫铁强调说这是一个新的根本研究领域的期初,并且可能导致可能的化合物全家的探险寻找一个与高催化作用的一个最佳的组合和高稳定性。 除燃料电池之外,此高度易反应的材料能查找一个家在放: 例如,在高温传感器和在用于的膜从氮气和其他气体分隔氧气,她说。

Last Update: 12. January 2012 01:33

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