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El Nuevo Material del Graphene-Cobalto Lleva A Cabo Potencial De Reemplazar Platino en Pilas de Combustible

Published on October 18, 2012 at 8:54 AM

hay un nuevo competidor en la carrera para encontrar una opción barata a los catalizadores del platino para el uso en pilas de combustible del hidrógeno.

Nanoparticles de la fijación del cobalto ellos mismos a un substrato del graphene en un de una sola capa. Como catalizador, la combinación del cobalto-graphene era una poco más lenta consiguiendo la reacción de la reducción del oxígeno que iba, pero redujo el oxígeno más rápidamente y duró más de largo los catalizadores que platino-basados. (haber: Laboratorio/Brown University de Sun)

El químico Shouheng Sun de Brown University y sus estudiantes han desarrollado un nuevo material - una hoja del graphene revestida por los nanoparticles del cobalto y del cobalto-óxido - que pueden catalizar la reacción de la reducción del oxígeno casi así como el platino hace y es substancialmente más duradero.

El nuevo material “tiene el mejor funcionamiento de la reducción de cualquier catalizador del nonplatinum,” dijo a Shaojun Guo, investigador postdoctoral en el laboratorio de Sun y autor importante de un papel publicado en línea en la Edición del International de Angewandte Chemie del gorrón.

La reacción de la reducción del oxígeno ocurre en la cara del cátodo de una pila de combustible del hidrógeno. El Oxígeno funciona como un sumidero del electrón, eliminando electrones del combustible del hidrógeno en el ánodo y creando el tirón eléctrico que guarda el funcionamiento actual a través de los dispositivos eléctricos movidos por motor por la célula. “La reacción requiere un catalizador, y el platino es actualmente el mejor,” dijo Sun. “Solamente es muy costoso y tiene mismo existencias limitadas, y por eso usted no ve mucho uso de la pila de combustible independientemente de algunos propósitos especiales.”

Hasta el momento los científicos han no podido desarrollar una opción viable. Algunos investigadores, incluyendo Sun y Guo, han desarrollado los nuevos catalizadores que reducen la cantidad de platino requerida, pero un catalizador efectivo que utiliza ningún platino en absoluto sigue siendo evasivo.

Este nuevo material del graphene-cobalto es el candidato más prometedor todavía, los investigadores dicen. Es el primer catalizador no hecho de un metal precioso que venga cerca de las propiedades del platino que corresponde con.

Los pruebas de Laboratorio realizados por Sun y sus personas mostraron que el nuevo material del graphene-cobalto era un dígito binario más lento que platino en conseguir la reacción de la reducción del oxígeno comenzada, pero una vez que iba la reacción, el nuevo material redujo real el oxígeno en un paso más rápido que platino. El nuevo catalizador también demostrado ser más estable, degradando mucho más despacio que platino en un cierto plazo. Después de cerca de 17 horas de prueba, el catalizador del graphene-cobalto se realizaba aproximadamente el 70 por ciento de su capacidad inicial. El catalizador del platino que las personas probadas se realizaron en el menos de 60 por ciento después de la misma cantidad de tiempo.

El Cobalto es un metal abundante, fácilmente disponible en una parte qué platino cuesta. Graphene es una hoja uno-átomo-gruesa de los átomos de carbón dispuestos en una estructura de panal. Convertido en los años últimos, el graphene es renombrado para su fuerza, propiedades eléctricas, y potencial catalítico.

proceso del Uno mismo-Ensamblaje

A Menudo, los materiales del nanoparticle del graphene son hechos creciendo nanoparticles directamente en la superficie del graphene. Pero ese proceso es problemático para hacer un catalizador, Sun dijo. “Es realmente difícil controlar la talla, dimensión de una variable, y composición de nanoparticles,” él dijo.

Sun y sus personas utilizaron un método del uno mismo-ensamblaje que les dio más mando sobre las propiedades de material. Primero, dispersaron nanoparticles del cobalto y el graphene en soluciones separadas. Las dos soluciones entonces fueron combinadas y golpeado con las ondas acústicas para asegurarse de las se mezclaron a conciencia. Eso hizo los nanoparticles asociar uniformemente al graphene en un de una sola capa, que maximiza el potencial de cada partícula de estar implicado en la reacción. El material después fue sacado de la solución usando una centrifugadora y secado. Cuando están expuestas al aire, las capas exteriores de cobalto atómico en cada nanoparticle se oxidan, formando un shell del cobalto-óxido que las ayudas protejan la base del cobalto.

Los investigadores podrían controlar el espesor del shell del cobalto-óxido calentando el material en 70 grados de Cent3igrado para los periodos de variación de tiempo. La Calefacción de él aumentó más de largo el espesor del shell. Esta manera, podrían ajustar la estructura en busca de una combinación que da funcionamiento superior. En este caso, encontraron que un 1 shell del nanómetro del cobalto-óxido optimizó propiedades catalíticas.

Sun y sus personas son optimistas que con más estudio su material podría un día ser un repuesto conveniente para los catalizadores del platino. “Ahora, es comparable al platino en un entorno alcalino,” Sun dijo, “solamente no es pronto para usar todavía. Todavía necesitamos hacer más pruebas.”

Final, Sun dice, encontrar un catalizador conveniente del nonplatinum es el clave a conseguir las pilas de combustible de la fase del laboratorio y en la producción como fuentes de energía para los vehículos y otros dispositivos.

Fuente: http://www.brown.edu

Last Update: 18. October 2012 09:47

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