Stop-and-go de condução pode usar em seus nervos, mas realmente um número na platina precioso que impulsiona as reações em células de combustível automotivo.
Antes de grandes frotas de combustível movidos a célula de veículos pode cair na estrada, os cientistas terão que encontrar uma maneira de proteger a platina, o componente mais caro de célula de combustível, tecnologia e para reduzir a quantidade necessária para fazer eletrodos cataliticamente ativa.
Agora, cientistas do Departamento dos EUA (DOE) da Energia do Brookhaven National Laboratory desenvolveram um eletrocatalisador nova que usa uma única camada de platina e minimiza o seu uso e desgaste, mantendo altos níveis de reatividade durante os testes que simulam stop-and-go de condução. A pesquisa - descrito on-line em Angewandte Chemie, International Edition, e identificado pelo jornal como um "papel muito importante" - podem aumentar consideravelmente a praticidade de célula de combustível de veículos e também poderá ser aplicada para melhorar o desempenho de outros catalisadores metálicos.
Os catalisadores são compostos recém-projetado de uma única camada de platina ao longo de um paládio (ou paládio-ouro liga) do núcleo de nanopartículas. Sua caracterização estrutural foi realizada no Centro de Brookhaven para Nanomateriais Funcionais e da National Fonte de Luz Síncrotron.
"Nossos estudos da estrutura e da atividade deste catalisador - e comparações com platina-carbono catalisadores atualmente em uso - mostram que o núcleo de paládio" protege "a camada fina de platina ao redor das partículas, permitindo-lhe manter a reatividade para um período mais longo de tempo ", explicou o químico Brookhaven Laboratório Radoslav Adzic, que lidera a equipe de pesquisa.
Em célula de combustível convencional catalisadores, o ciclismo de oxidação e redução - desencadeada por alterações na tensão que ocorrem durante stop-and-go de condução - danos a platina. Com o tempo, a platina se dissolve, causando danos irreversíveis à célula de combustível.
No novo catalisador, paládio do núcleo é mais reativa do que a platina nestas reações de oxidação e redução. Testes de estabilidade que simula andar de bicicleta tensão da célula de combustível revelou que, depois de 100.000 ciclos de potencial, uma quantidade significativa de paládio foram oxidados, dissolvido, e migraram para longe do cátodo. Na membrana entre o cátodo eo ânodo, os íons de paládio dissolvido foram reduzidos por hidrogênio difusão do ânodo para formar uma "banda", ou pontos.
Em contraste, a platina era quase inalterados, com exceção de uma pequena contração da monocamada de platina. "Esta contração da rede de platina torna o catalisador mais ativo e para a estabilidade das partículas aumenta", disse Adzic.
Reactividade do catalisador de platina núcleo monocamada / paládio também continuam extremamente elevadas. Foi reduzido em apenas 37 por cento após 100.000 ciclos.
Base nos trabalhos anteriores que ilustrou como pequenas quantidades de ouro pode aumentar a atividade catalítica, os cientistas também desenvolveram uma forma de o catalisador de platina monocamada com um núcleo de liga de paládio-ouro. A adição de ouro aumentou ainda mais a estabilidade do eletrocatalisador, que manteve quase 70 por cento da reatividade após 200.000 ciclos de testes.
"Isso indica que o excelente durabilidade deste eletrocatalisador, especialmente quando comparado com o mais simples de platina-carbono catalisadores, que perdem cerca de 70 por cento de sua reatividade depois de tempos de bicicleta muito mais curto. Este nível de atividade e estabilidade indica que este é um catalisador prático. Ultrapassa a meta estabelecida pelo DOE para 2010-2015 e ele pode ser usado para aplicações automotivas, "Adzic disse.
Ele observou que as células de combustível feito usando o novo catalisador exigiria apenas cerca de 10 gramas de platina por carro - e menos de 20 gramas de paládio. Atualmente, em catalisadores utilizados para tratar gases de escape, de 5 a 10 gramas de platina é usado. Desde a célula de combustível os carros movidos seria não emitem gases de escape, não haveria necessidade de tais conversores catalíticos, e, portanto, qualquer aumento líquido na quantidade de platina utilizada.
"Além de desenvolver eletrocatalisadores para aplicações de células de combustível automotivo, estes resultados indicam a ampla aplicabilidade de catalisadores de platina e monocamada a possibilidade de estender este conceito a outros catalisadores baseados em metais nobres," Adzic disse.
Fonte: http://www.bnl.gov/