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Le Matériau Neuf de Graphene-Cobalt Retient le Potentiel De Remonter le Platine en Cellules à Combustible

Published on October 18, 2012 at 8:54 AM

il y a un concurrent neuf dans l'unité de feuillets magnétiques pour trouver une alternative peu coûteuse aux catalyseurs de platine pour l'usage en cellules à combustible d'hydrogène.

Nanoparticles d'attache de cobalt eux-mêmes à un substrat de graphene dans un à une seule couche. Comme catalyseur, la combinaison de cobalt-graphene était peu une plus lente obtenant la réaction de réduction de l'oxygène allant, mais lui l'oxygène réduit plus rapidement et plus longtemps durés les catalyseurs que platine-basés. (crédit : Laboratoire/Brown University de Sun)

Le Sun de Shouheng de pharmacien de Brown University et ses élèves ont développé un matériau neuf - une feuille de graphene couverte par les nanoparticles de cobalt et de cobalt-oxyde - qui peuvent catalyser la réaction de réduction de l'oxygène presque ainsi que le platine fait et est essentiellement plus durable.

Le matériau neuf « a la meilleure performance de réduction de n'importe quel catalyseur de nonplatinum, » a dit Shaojun Guo, chercheur post-doctoral dans le laboratoire du Sun et auteur important d'un document publié en ligne dans l'Édition d'International d'Angewandte Chemie de tourillon.

La réaction de réduction de l'oxygène se produit du côté de cathode d'une cellule à combustible d'hydrogène. L'Oxygène fonctionne comme bassin d'électron, éliminant des électrons de l'essence d'hydrogène à l'anode et produisant la traction électrique qui maintient le fonctionnement actuel par les dispositifs électriques actionnés par la cellule. « La réaction exige un catalyseur, et le platine est actuel le meilleur, » a dit le Sun. « Mais il est très cher et a une alimentation très limitée, et c'est pourquoi vous ne voyez pas beaucoup d'utilisation de cellule à combustible hormis quelques buts spéciaux. »

Jusqu'ici les scientifiques ont ne pu pas développer une alternative viable. Quelques chercheurs, y compris le Sun et le Guo, ont développé les catalyseurs neufs qui réduisent la quantité de platine exigée, mais un catalyseur pertinent qui utilise aucun platine du tout reste évasif.

Ce matériau neuf de graphene-cobalt est le candidat le plus prometteur encore, les chercheurs disent. C'est le premier catalyseur non effectué à partir d'un métal précieux qui vient près des propriétés du platine assorti.

Les essais en laboratoire exécutés par le Sun et son équipe ont prouvé que le matériau neuf de graphene-cobalt était un peu plus lent que le platine en mettant la réaction de réduction de l'oxygène, mais une fois que la réaction allait, l'oxygène réellement réduit neuf de matériau à un rythme plus rapide que le platine. Le catalyseur neuf également prouvé pour être plus stable, dégradant beaucoup plus lentement que le platine au fil du temps. Après environ 17 heures de test, le catalyseur de graphene-cobalt exécutait à environ 70 pour cent de sa capacité initiale. Le catalyseur de platine que l'équipe examinée a exécuté à moins de 60 pour cent après le même montant de temps.

Le Cobalt est un métal abondant, facilement disponible à une fraction de quel platine coûte. Graphene est une feuille un-atome-épaisse d'atomes de carbone disposés dans une structure en nid d'abeilles. Développé pendant les dernières années, le graphene est illustre pour sa force, propriétés électriques, et potentiel catalytique.

Procédé En kit

Souvent, des matériaux de nanoparticle de graphene sont effectués en élevant des nanoparticles directement sur la surface de graphene. Mais ce procédé est problématique pour effectuer un catalyseur, le Sun a indiqué. « Il est réellement difficile de régler la taille, forme, et composition des nanoparticles, » il a dit.

Exposez Au Soleil et son équipe a utilisé une méthode en kit qui leur a donné plus de contrôle des propriétés de matériau. D'abord, elles ont dispersé les nanoparticles de cobalt et le graphene dans les solutions indépendantes. Les deux solutions ont été alors combinées et martelé avec le son salue s'assurent qu'elles se sont mélangées complètement. Cela a fait fixer les nanoparticles même au graphene dans un à une seule couche, qui maximise le potentiel de chaque particule d'être concerné dans la réaction. Le matériau a été alors retiré de la solution utilisant une centrifugeuse et séché. Une Fois exposées à l'air, des couches extérieures de cobalt atomique sur chaque nanoparticle sont oxydées, formant une shell de cobalt-oxyde que les aides protègent le noyau de cobalt.

Les chercheurs pourraient régler l'épaisseur de la shell de cobalt-oxyde en chauffant le matériau à 70 degrés Celsius pour des laps de temps variables. La Chauffage de lui plus longtemps a augmenté l'épaisseur de la shell. De Cette façon, ils pourraient régler avec précision la structure à la recherche d'une combinaison qui donne la première performance. Dans ce cas, ils ont constaté qu'une 1 shell de nanomètre de cobalt-oxyde a optimisé les propriétés catalytiques.

Le Sun et son équipe sont optimistes qu'avec plus d'étude leur matériau pourrait un jour être un substitut approprié pour des catalyseurs de platine. « En ce moment, il est comparable au platine dans un milieu alcalin, » le Sun a indiqué, « mais il n'est pas opérationnel encore. Nous devons toujours faire plus de tests. »

Éventuel, le Sun indique, la conclusion d'un catalyseur adapté de nonplatinum est la clé à entrer des cellules à combustible hors de la phase de laboratoire et dans la production comme sources d'énergie pour des véhicules et d'autres dispositifs.

Source : http://www.brown.edu

Last Update: 18. October 2012 09:45

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