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

材料の高純度薄膜の燃料電池の効率を高めることができます

Published on June 25, 2010 at 2:34 AM

材料の薄いシートの挙動について見つける驚くべきMITの研究室 - 以下の人間の髪の毛の太さの千よりは - からの電力生産の率の向上に、おそらく最終的に電極の挙動を調べるの改善方法につながるとができる今週発表された報告書に係る燃料電池の一種、。

多くの場合、材料の薄い層 - 厚さわずか数分子であるかもしれない - と同じ材料の固体ブロックから別の展示のプロパティ。しかし、これは既知の現象、MITのチームは、ペロブスカイトと呼ばれる鉱物の薄膜の挙動に見られる違いの本質であるにもかかわらず - このケースでは、ジルコニアの結晶の表面に薄い層として堆積 - "だった非常に予想外の、"研究を主導ヤンシャオホーン、MITで機械工学、材料科学と工学の准教授は言う。作品は、オークリッジ国立研究所のハンスクリスとマイケルBiegalskiと共同で行われていた。

結晶構造ここに示されているストロンチウム置換ランタンコバルトペロブスカイト、またはLSC、と呼ばれる物質。

燃料電池では、水素やメタノールなどの燃料が燃やされるより化学的にではなく、そのエネルギーを放出する、触媒の存在下で反応する。その結果、彼らは、温室効果ガスやその他の汚染物質を放出することなく燃料から電気を作り出すことができる、など電気を生成するための有望な代替的なアプローチと考えられている。と時間のかかるプロセスで再充電が必要な電池とは異なり、燃料電池は、すぐに給油することができます。

将来の輸送や定置発電システム用電力供給の有望な方法と見なされている燃料電池、の効率化を達成するための主な障壁は、陰極からの酸素生産の速度が遅い、装置内の2つの電気端子の一つです。現在の燃料電池では、酸素の生成速度は、デバイスの電力出力の制限要因になります。固体酸化物燃料電池(SOFC)とプロトン交換膜燃料電池(PEMFCs):多くのチームは、効率を改善し、燃料電池の二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。この作品は、そのような発電所などの大規模システムでアプリケーションを見つけることができるSOFCのでカソードの潜在的な改善を、対応しています。新しい研究は、この活動が特定のペロブスカイト化合物薄膜を使用して百倍にによって増加させることができることを示唆している。

以前の研究はいくつかのペロブスカイト材料の薄膜は、バルク材料よりも反応性百倍であること、反対を発見した、シャオホーン氏は述べています。新しい結果は、ドイツの雑誌Angewandte Chemie社でオンライン公開されています。執筆者は元学生ヘラルドアラカルトO'とポスドク研究員ソンジン安です。仕事はNSF、米国エネルギー省、オークリッジ国立研究所と科学技術のアブドラ国王大学によってサポートされていました。

この場合は、20ナノメートル、またはメートルの十億のように薄く - - この研究で使用される材料の高純度薄膜の種類を作成することによって、それは材料の表面は非常ににどのように反応するかの詳細を研究することが可能です。バルク材料との​​研究で可能であったよりもより詳細に。この研究は、ユニークな薄膜特性が触媒活性を高めることができることを示しています。

活動の増加を"我々の知る限り、これは、これらの薄膜を発揮することが示されている初めてだ"、シャオホーン氏は述べています。チームは活動の増加の理由について、その仮説を検証する研究を続けている、と同様の性質を示すことができる材料の家族を探索する。活動レベルが高いので"我々は、なぜ決定に取り組んでいる"、シャオホーンは、材料の増加反応は表面の伸縮に起因するかもしれないことを示唆し、述べています。これは、酸素空孔や材料の電子構造、シャオホーンのグループで検討されている可能性の内容を変更することがあります。

多くの燃料電池は白金などの貴金属で作られた電極を使用していますが、この実験では電極はコバルト、ランタンやストロンチウムなどの比較的豊富な材料から作られて、少ホーンは言うので、生成するために、比較的安価なはずです。さらに、この材料があるため有利である可能性、既存の固体酸化物形燃料電池の電極、よりもはるかに低い温度で動作する"低い温度で、材料の劣化を大幅に減らすことができる、"と彼女は言う。現在の細胞が以上800℃の温度で動作するのに対し、新しいアプローチは、これらのテストの場合と同様に、摂氏500度で仕事ができる材料になる可能性があります。

この作品は、しかし、最初の一歩です。シャオホーンは、これが新たな基礎研究の領域の始まりである、と高い触媒活性と高い安定性の最適な組み合わせを持ついずれかの検索の可能な化合物の全体の家族の探査につながることを強調している。この反応性の高い材料、燃料電池以外の場所で家を見つけることができる:高温センサーと窒素と他のガスから酸素を分離するために使用される膜中で、例えば、彼女は言う。

ソース: http://web.mit.edu/

Last Update: 25. October 2011 08:04

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