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新的 Graphene 钴材料暂挂潜在替换在燃料电池的白金

Published on October 18, 2012 at 8:54 AM

有在查找耗费小的替代的种族的新的竞争者对白金催化剂用于氢燃料电池。

钴附上 Nanoparticles 对在单层的一个 graphene 基体。 作为催化剂,钴graphene 组合是一少许更慢的获得去氧气减少的回应,但是它快速地减少了氧气并且持续了多于基于白金的催化剂。 (赊帐: 太阳实验室/布朗大学)

布朗大学化学家 Shouheng 太阳和他的学员开发了新的材料 - 可能接近摧化氧气减少回应以及白金执行并且是充分地更加耐久的钴和钴氧化物 nanoparticles 包括的 graphene 页 -。

新的材料 “有所有 nonplatinum 催化剂最佳的减少性能”,在太阳的实验室主要作者说 Shaojun 郭、博士后和在线在日记帐 Angewandte Chemie 国际编辑发表的论文的。

氧气减少回应在氢燃料电池的负极端发生。 氧气功能作为电子水槽,剥离电子从氢燃料在阳极和创建通过这个细胞关闭的电子设备保留当前运行中的电子下拉式。 “这种回应要求一种催化剂,并且白金当前是最佳一个”,星期日说 “但是它是非常消耗大的并且有一件非常有限用品,并且所以您不除一些专用外看到很多燃料电池使用”。

至今科学家无法开发一个可行的选择。 一些位研究员,包括太阳和郭,开发了减少白金需要的相当数量的新的催化剂,但是使用的一种有效催化剂没有白金保持逃避。

此新的 graphene 钴材料是这名最有为的候选人,研究员说。 它是由接近于配比的白金的属性的一种稀有金属没做的第一种催化剂。

太阳和他的小组之前执行的实验室试验向显示新的 graphene 钴材料比在被氧气减少回应的白金有点儿慢开动,但是,一旦这种回应去,新的材料比白金更快速地实际上减少了氧气。 也被证明是的新的催化剂更加稳定的,迟缓地降低比白金随着时间的推移。 在大约 17 时数测试以后, graphene 钴催化剂执行大约 70% 的其最初的能力。 测试的这个小组执行在少于 60% 在同一时间以后的白金催化剂。

钴是一种丰富的金属,可用在一小部分什么白金花费。 Graphene 是碳原子一原子厚实的页在蜂窝结构安排的。 开发在过去几年内, graphene 为其力量、电子属性和催化作用的潜在是显耀的。

自集合进程

通常, graphene 纳米颗粒材料通过生长 nanoparticles 做直接地在 graphene 表面。 但是该进程为做催化剂是有问题的,太阳说。 “控制这个范围,形状是确实难的,并且 nanoparticles 的构成”,他说。

太阳和他的小组使用了产生他们对有形资产的更多控制的一个自集合方法。 首先,他们分散了钴 nanoparticles 和 graphene 在单独解决方法。 二个解决方法然后被结合了,并且捣以声波确定他们十分地混合。 那造成 nanoparticles 均匀地附有在单层的 graphene,在这种回应最大化每个微粒潜在介入。 材料然后是干被拉出的解决方法使用离心机和。 当显示在航空,基本钴外部层在每纳米颗粒的被氧化,形成帮助保护钴核心钴氧化物的壳。

研究员可能通过加热材料控制钴氧化物壳的厚度在变化的时间的 70 摄氏度。 加热它长期增加了壳的厚度。 这样,他们可能优化这个结构寻找产生顶部性能的组合。 在这种情况下,他们发现钴氧化物 1 毫微米壳优选了催化作用的属性。

太阳和他的小组是乐观的与更多研究他们的材料可能一天是白金催化剂的适当的替换。 “现在,它与在一种碱性介质的白金是可比较的”,太阳说, “但是它不即可用。 我们仍然需要做更多测试”。

最终,太阳说,查找一种适当的 nonplatinum 催化剂是这个关键字对让燃料电池进入在实验室阶段外面和生产作为汽车和其他设备的电源。

来源: http://www.brown.edu

Last Update: 18. October 2012 09:44

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