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O Material Novo do Graphene-Cobalto Guardara o Potencial Substituir a Platina em Células Combustíveis

Published on October 18, 2012 at 8:54 AM

há um concorrente novo na raça para encontrar uma alternativa barata aos catalizadores da platina para o uso em células combustíveis do hidrogênio.

Nanoparticles do anexo do cobalto ele mesmo a uma carcaça do graphene em uma única camada. Como um catalizador, a combinação do cobalto-graphene era uma pouco mais lenta obtendo a reacção da redução do oxigênio que vai, mas reduziu o oxigênio mais rapidamente e durou mais por muito tempo catalizadores do que platina-baseados. (crédito: Laboratório/Brown University de Sun)

O químico Shouheng Sun de Brown University e seus estudantes desenvolveram um material novo - uma folha do graphene coberta pelos nanoparticles do cobalto e do cobalto-óxido - que podem catalisar a reacção da redução do oxigênio quase assim como a platina faz e é substancialmente mais durável.

O material novo “tem o melhor desempenho da redução de todo o catalizador do nonplatinum,” disse Shaojun Guo, pesquisador pos-doctoral no laboratório de Sun e autor principal de um papel publicado em linha na Edição do International de Angewandte Chemie do jornal.

A reacção da redução do oxigênio ocorre no lado do cátodo de uma célula combustível do hidrogênio. O Oxigênio funciona como um dissipador do elétron, descascando elétrons do combustível do hidrogênio no ânodo e criando a tracção elétrica que mantem o corredor actual através dos dispositivos elétricos postos pela pilha. “A reacção exige um catalizador, e a platina é actualmente melhor,” disse Sun. “Mas é muito caro e tem uma fonte muito limitada, e é por isso você não vê muito uso da célula combustível com exceção de alguns objectivos especiais.”

Até aqui os cientistas foram incapazes de desenvolver uma alternativa viável. Alguns pesquisadores, incluindo Sun e Guo, desenvolveram os catalizadores novos que reduzem a quantidade de platina exigida, mas um catalizador eficaz que se use nenhuma platina de todo permanece indescritível.

Este material novo do graphene-cobalto é o candidato o mais prometedor ainda, os pesquisadores dizem. É o primeiro catalizador não feito de um metal precioso que venha perto das propriedades da platina de harmonização.

Os testes de Laboratório executados por Sun e por sua equipe mostraram que o material novo do graphene-cobalto era um bit mais lento do que a platina em obter a reacção da redução do oxigênio começada, mas uma vez que a reacção estava indo, o material novo reduziu realmente o oxigênio em um ritmo mais rápido do que a platina. O catalizador novo igualmente provado ser mais estável, degradando muito mais lentamente do que a platina ao longo do tempo. Após aproximadamente 17 horas do teste, o catalizador do graphene-cobalto estava executando ao redor de 70 por cento de sua capacidade inicial. O catalizador que da platina a equipe testada executou em menos de 60 por cento após a mesma quantidade de tempo.

O Cobalto é um metal abundante, prontamente - disponível em uma fracção de que platina custa. Graphene é uma folha um-átomo-grossa dos átomos de carbono arranjados em uma estrutura de favo de mel. Tornado nos últimos anos, o graphene é ilustre para seus força, propriedades elétricas, e potencial catalítico.

processo do Auto-Conjunto

Frequentemente, os materiais do nanoparticle do graphene são feitos crescendo nanoparticles directamente na superfície do graphene. Mas esse processo é problemático para fazer um catalizador, Sun disse. “É realmente difícil controlar o tamanho, forma, e composição dos nanoparticles,” disse.

Sun e sua equipe usaram um método do auto-conjunto que lhe desse mais controle sobre as propriedades de material. Primeiramente, dispersaram nanoparticles do cobalto e graphene em soluções separadas. As duas soluções foram combinadas então e martelado com ondas sadias para certificar-se das misturaram completamente. Isso fez com que os nanoparticles anexassem uniformente ao graphene em uma única camada, que maximizasse o potencial de cada partícula ser envolvido na reacção. O material então foi retirado da solução usando um centrifugador e secado. Quando expor ao ar, as camadas exteriores de cobalto atômico em cada nanoparticle são oxidadas, formando um escudo do cobalto-óxido que as ajudas protejam o núcleo do cobalto.

Os pesquisadores poderiam controlar a espessura do escudo do cobalto-óxido aquecendo o material em 70 graus Célsio para quantidades de tempo de variação. Aquecê-lo aumentou mais por muito tempo a espessura do escudo. Esta maneira, poderiam ajustar a estrutura à procura de uma combinação que desse o desempenho superior. Neste caso, encontraram que um 1 escudo do nanômetro do cobalto-óxido aperfeiçoou propriedades catalíticas.

Sun e sua equipe são optimistas que com mais estudo seu material poderia um dia ser uma substituição apropriada para catalizadores da platina. “Agora, é comparável à platina em um media alcalino,” Sun disse, “mas não é operacional ainda. Nós ainda precisamos de fazer mais testes.”

Finalmente, Sun diz, encontrar um catalizador apropriado do nonplatinum é a chave a obter células combustíveis fora da fase do laboratório e na produção como fontes de energia para carros e outros dispositivos.

Source: http://www.brown.edu

Last Update: 18. October 2012 09:47

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