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연료 전지에 있는 백금을 대체하는 잠재력이 새로운 Graphene 코발트 물자에 의하여 보전됩니다

Published on October 18, 2012 at 8:54 AM

수소 연료 전지에 있는 사용을 위한 백금 촉매에 싼 대안을 찾아내는 인종에 있는 새로운 경쟁자가 있습니다.

층에 있는 graphene 기질에 코발트 부착물의 Nanoparticles 그들자신. 촉매로, 코발트 graphene 조합은 조금 더 느리가는 산소 감소 반응을 얻, 그러나 산소를 더 단단 감소시키고 백금 기지를 둔 촉매를 오래 지속했습니다. (크레딧: 일요일 실험실/브라운 대학교)

Shouheng 일요일 브라운 대학교 화학자와 그의 학생은 새로운 물자 - 산소 감소 반응을 거의 촉매 작용을 미칠 수 있는 뿐 아니라 백금이 상당히 더 튼튼한 하고 코발트와 코발트 산화물 nanoparticles에 의해 포함되는 graphene 장을 개발했습니다.

새로운 물자에는 "어떤 nonplatinum 촉매든지의 최대 감소 성과가 있습니다," Shaojun Guo, 일요일의 실험실에 있는 박사학위 취득 후 연구원 및 전표 Angewandte Chemie 국제 경기 판에서 온라인으로 간행된 종이의 수석 저자를 말했습니다.

산소 감소 반응은 수소 연료 전지의 음극선 측에 생깁니다. 산소는 전자를 수소 연료에서 양극에 분리하고 세포에 의해 강화된 전기 장치를 통해서 현재 달리기를 지키는 전기 풀을 만드는 전자 수채로 작용합니다. "반응 촉매를 요구하고, 백금은 지금 최고 것입니다,"는 일요일을 "말했습니다 그러나 아주 비싸 아주 한정된 공급이 있고, 그 이유는 약간 특별한 목적을 제외하고 보지 않습니다 많은 연료 전지 사용을."

지금까지 과학자는 계속 실행 가능한 대안을 개발할 수 없습니다. 약간 연구원은, 일요일과 Guo를 포함하여, 요구된 백금 양을 감소시키는 새로운 촉매를 개발했습니다, 그러나 사용하는 효과적인 촉매는 전혀 백금 도비적 남아 있습니다.

이 새로운 graphene 코발트 물자는 아직 가장 유망한 후보자입니다, 연구원은 말합니다. 일치 백금의 속성에 가깝게 오는 귀금속에게서 하지 않는 첫번째 촉매입니다.

일요일과 그의 팀이 능력을 발휘한 실험실 테스트는 새로운 graphene 코발트 물자가 산소 감소 반응을 시작되어 얻는에 있는 백금 보다는 더 비트이었다는 것을 보여주었습니다, 그러나 일단 반응이 가면, 새로운 물자는 백금 보다는 더 단단 걸음에 실제로 산소를 감소시켰습니다. 안정되어 있는 또한 입증되는 새로운 촉매, 백금 보다는 한동안 훨씬 느리게 떨어뜨리기. 테스트의 대략 17 시간 후에, graphene 코발트 촉매는 그것의 처음 수용량의 70% 주변에 능력을 발휘하고 있었습니다. 시험된 팀에 의하여 동일 소요 시간 후에 60% 미만에 능력을 발휘한 백금 촉매.

코발트는 무슨 백금이 요하는 일부에 손쉽게 이용 가능한 풍부한 금속 입니다. Graphene는 벌집 구조에서 배열된 탄소 원자의 1 원자 두꺼운 장입니다. 지난 몇년간에서 발전해, graphene는 그것의 병력, 전기 속성 및 촉매 잠재력을 위해 유명합니다.

각자 집합 프로세스

종종, graphene nanoparticle 물자는 graphene 표면에 nanoparticles를 증가해서 직접 합니다. 그러나 그 프로세스는 촉매를 만들기를 위해 문제적입니다, 일요일은 말했습니다. "규모, 모양을 통제하는 것은 실제적으로 어렵, nanoparticles의 구성," 그는 말했습니다.

일요일과 그의 팀은 그(것)들에게 물자의 속성에 추가 통제를 준 각자 집합 방법을 사용했습니다. 첫째로, 그(것)들은 분리되는 해결책에 있는 코발트 nanoparticles 그리고 graphene를 이산했습니다. 2개의 해결책은 그 때 결합되고 확인하기 위하여 음파에 마구 쳐 완전히 섞었습니다. 그것은 nanoparticles가 반응에서 관련시키는 각 입자의 잠재력을 확대하는 층에 있는 graphene에 균등하게 붙이는 원인이 되었습니다. 물자는 분리기를 사용하여 해결책으로 부터 그 후에 떠나게되고 말려짔습니다. 공기에 드러낼 때, 도움이 코발트 코어를 보호하는 코발트 산화물의 쉘을 형성하는 각 nanoparticle에 원자 코발트의 외부 층은 산화됩니다.

연구원은 다양한 소요 시간을 위한 70 섭씨 온도에 물자를 가열해서 코발트 산화물 쉘의 간격을 통제할 수 있었습니다. 그것을 가열하는 것은 오래 쉘의 간격을 증가했습니다. 이렇게 하면, 그(것)들은 최고 성과를 주는 조합을 찾아 구조물을 미조정할 수 있었습니다. 이런 경우에, 그(것)들은 코발트 산화물의 1 나노미터 쉘이 촉매 속성을 낙관했다는 것을 것을을 발견했습니다.

추가 연구 결과로 그들의 물자가 백금 촉매를 위한 적당한 교체일 1 일 수 있었다 일요일과 그의 팀은 낙관적입니다. "지금, 그것은 알칼리성 매체에 있는 백금에 대등합니다," 일요일은 말했습니다, "그러나 아직 즉시 사용 가능하지 않습니다. 우리는 아직도 추가 시험을 할 필요가 있습니다."

궁극적으로, 일요일은 밝힙니다, 적당한 nonplatinum 촉매를 찾아내는 것은 차와 그밖 장치를 위한 전원으로 실험실 단계에서 그리고 생산으로 연료 전지를 얻기에 키입니다.

근원: http://www.brown.edu

Last Update: 18. October 2012 09:46

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