Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Nieuwe Houdt het graphene-Kobalt Materiaal Potentieel om Platina in de Cellen van de Brandstof Te Vervangen

Published on October 18, 2012 at 8:54 AM

er is een nieuwe mededinger in het ras om een goedkoop alternatief aan platinakatalysators voor gebruik in de cellen van de waterstofbrandstof te vinden.

Nanoparticles van kobalt maakt zich aan een graphenesubstraat in vast één enkele laag. Als katalysator, was de kobalt -kobalt-graphenecombinatie een weinig langzamer krijgend de reactie van de zuurstofvermindering het gaan, maar het verminderde sneller zuurstof en duurde langer dan op platina-gebaseerde katalysators. (krediet: Het Laboratorium/Brown University van de Zon)

De Zon van de chemicusShouheng van Brown University en zijn studenten hebben een nieuw materiaal ontwikkeld - een grapheneblad dat door kobalt en kobalt-oxyde wordt behandeld nanoparticles - dat de reactie van de zuurstofvermindering kunnen bijna katalyseren evenals het platina doet en wezenlijk duurzamer is.

Het nieuwe materiaal „heeft de beste verminderingsprestaties van om het even welke nonplatinumkatalysator,“ bovengenoemde Shaojun Guo, post-doctorale onderzoeker in het laboratorium van de Zon en hoofdauteur van een document dat online in de Internationale Uitgave van dagboekAngewandte Chemie wordt gepubliceerd.

De reactie van de zuurstofvermindering komt aan de kathodekant voor van een cel van de waterstofbrandstof. De Zuurstof functioneert als elektronengootsteen die, die van elektronen van waterstofbrandstof ontdoet bij de anode en tot de elektrotrekkracht leidt die het huidige doornemen elektroapparaten houdt die door de cel worden aangedreven. De „reactie vereist een katalysator, en het platina is momenteel beste,“ bovengenoemde Zon. „Maar het is zeer duur en heeft een zeer beperkte levering, en dat is waarom u heel wat gebruik van de brandstofcel ongeacht een paar speciale doeleinden niet.“ ziet

Tot zover hebben de wetenschappers een haalbaar alternatief niet kunnen ontwikkelen. Een paar onderzoekers, met inbegrip van Zon en Guo, hebben nieuwe katalysators ontwikkeld die de vereiste hoeveelheid platina, maar een efficiënte katalysator verminderen die geen platina bij alle ontwijkende overblijfselen gebruikt.

Dit nieuwe graphene-kobaltmateriaal is nog de veelbelovendste kandidaat, zeggen de onderzoekers. Het is de eerste katalysator niet die van een edel metaal wordt gemaakt dat de aanpassing van de eigenschappen van het platina benadert.

Tests van het Laboratorium die door Zon en zijn team worden uitgevoerd toonden aan dat het nieuwe graphene-kobaltmateriaal een bit langzamer dan platina in begonnen het krijgen van de reactie van de zuurstofvermindering was, maar zodra de reactie ging, verminderde het nieuwe materiaal eigenlijk zuurstof aan een sneller tempo dan platina. De nieuwe katalysator bleek ook stabieler te zijn, langzamer degraderend dan platina in tijd. Na ongeveer 17 uren van het testen, presteerde de graphene-kobaltkatalysator om ongeveer 70 percenten van zijn aanvankelijke capaciteit. De platinakatalysator het team testte gepresteerd bij minder dan 60 percenten na de zelfde hoeveelheid tijd.

Het Kobalt is een overvloedig metaal, dadelijk beschikbaar bij een fractie van welke platinakosten. Graphene is één-atoom-dik blad van koolstofatomen die in een honingraatstructuur worden geschikt. Ontwikkeld in de laatste jaren, graphene wordt beroemd voor zijn sterkte, elektrische eigenschappen, en katalytisch potentieel.

Het proces van de zelf-Assemblage

Vaak, graphene nanoparticle worden de materialen gemaakt door nanoparticles direct op de grapheneoppervlakte te groeien. Maar dat proces is problematisch voor het maken van een katalysator, bovengenoemde Zon. „Het is werkelijk moeilijk om de grootte, vorm te controleren, en samenstelling van nanoparticles,“ hij zei.

De Zon en zijn team gebruikte een zelf-assemblagemethode die hen meer controle over de materiële eigenschappen gaf. Eerst, verspreidden zij kobalt nanoparticles en graphene in afzonderlijke oplossingen. De twee oplossingen werden toen gecombineerd en verpletterd met correcte golven om ervoor te zorgen zich grondig mengden zij. Dat veroorzaakte nanoparticles om gelijk aan graphene in één enkele laag vast te maken, die het potentieel van elk deeltje dat in de reactie moet worden geïmpliceerd maximaliseert. Het materiaal werd toen teruggetrokken van oplossing gebruikend een centrifuge en droog. Wanneer blootgesteld aan lucht, zijn de buitenlagen van atoomkobalt op elke nanoparticle geoxydeerd, vormt shell van kobalt-oxyde dat de hulp de kobaltkern beschermt.

De onderzoekers konden de dikte van kobalt-oxyde shell controleren door het materiaal bij 70 graden van Celsius voor variërende hoeveelheden tijd te verwarmen. Verwarmend verhoogde het langer de dikte van shell. Deze manier, konden zij de structuur op zoek naar een combinatie verfijnen die hoogste prestaties geeft. In dit geval, vonden zij dat 1 nanometershell van kobalt-oxyde katalytische eigenschappen optimaliseerde.

De Zon en zijn team is optimistisch dat met meer studie hun materiaal één dag een geschikte vervanging voor platinakatalysators kon zijn. „Op dit ogenblik, is het vergelijkbaar met platina in een alkalisch middel,“ bovengenoemde Zon, „maar het is niet klaar nog voor gebruik. Wij moeten nog meer tests doen.“

Uiteindelijk, zegt de Zon, is het vinden van een geschikte nonplatinumkatalysator de sleutel aan het krijgen van brandstofcellen uit de laboratoriumfase en in productie als krachtbronnen voor auto's en andere apparaten.

Bron: http://www.brown.edu

Last Update: 18. October 2012 09:45

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