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新的 Graphene 鈷材料暫掛潛在替換在燃料電池的白金

Published on October 18, 2012 at 8:54 AM

有在查找耗費小的替代的種族的新的競爭者對白金催化劑用於氫燃料電池。

鈷附上 Nanoparticles 對在單層的一個 graphene 基體。 作為催化劑,鈷graphene 組合是一少許更慢的獲得去氧氣減少的回應,但是它快速地減少了氧氣并且持續了多於基於白金的催化劑。 (赊帳: 太陽實驗室/布朗大學)

布朗大學化學家 Shouheng 太陽和他的學員開發了新的材料 - 可能接近摧化氧氣減少回應以及白金執行并且是充分地更加耐久的鈷和鈷氧化物 nanoparticles 包括的 graphene 頁 -。

新的材料 「有所有 nonplatinum 催化劑最佳的減少性能」,在太陽的實驗室主要作者說 Shaojun 郭、博士後和在線在日記帳 Angewandte Chemie 國際編輯發表的論文的。

氧氣減少回應在氫燃料電池的負極端發生。 氧氣功能作為電子水槽,剝離電子從氫燃料在陽極和創建通過這個細胞關閉的電子設備保留當前運行中的電子下拉式。 「這種回應要求一種催化劑,并且白金當前是最佳一個」,星期日說 「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專用外看到很多燃料電池使用」。

至今科學家無法開發一個可行的選擇。 一些位研究員,包括太陽和郭,開發了減少白金需要的相當數量的新的催化劑,但是使用的一種有效催化劑沒有白金保持逃避。

此新的 graphene 鈷材料是這名最有為的候選人,研究員說。 它是由接近於配比的白金的屬性的一種稀有金屬沒做的第一種催化劑。

太陽和他的小組之前執行的實驗室試驗向顯示新的 graphene 鈷材料比在被氧氣減少回應的白金有點兒慢開動,但是,一旦這種回應去,新的材料比白金更快速地實際上減少了氧氣。 也被證明是的新的催化劑更加穩定的,遲緩地降低比白金隨著時間的推移。 在大約 17 時數測試以後, graphene 鈷催化劑執行大約 70% 的其最初的能力。 測試的這個小組執行在少於 60% 在同一時間以後的白金催化劑。

鈷是一種豐富的金屬,可用在一小部分什麼白金花費。 Graphene 是碳原子一原子厚實的頁在蜂窩結構安排的。 開發在過去幾年內, graphene 為其力量、電子屬性和催化作用的潛在是顯耀的。

自集合進程

通常, graphene 納米顆粒材料通過生長 nanoparticles 做直接地在 graphene 表面。 但是該進程為做催化劑是有問題的,太陽說。 「控制這個範圍,形狀是確實難的,并且 nanoparticles 的構成」,他說。

太陽和他的小組使用了產生他們對有形資產的更多控制的一個自集合方法。 首先,他們分散了鈷 nanoparticles 和 graphene 在單獨解決方法。 二個解決方法然後被結合了,并且搗以聲波確定他們十分地混合。 那造成 nanoparticles 均勻地附有在單層的 graphene,在這種回應最大化每個微粒潛在介入。 材料然後是乾被拉出的解決方法使用離心機和。 當顯示在航空,基本鈷外部層在每納米顆粒的被氧化,形成幫助保護鈷核心鈷氧化物的殼。

研究員可能通過加熱材料控制鈷氧化物殼的厚度在變化的時間的 70 攝氏度。 加熱它長期增加了殼的厚度。 這樣,他們可能優化這個結構尋找產生頂部性能的組合。 在這種情況下,他們發現鈷氧化物 1 毫微米殼優選了催化作用的屬性。

太陽和他的小組是樂觀的與更多研究他們的材料可能一天是白金催化劑的適當的替換。 「現在,它與在一種碱性介質的白金是可比較的」,太陽說, 「但是它不即可用。 我們仍然需要做更多測試」。

最終,太陽說,查找一種適當的 nonplatinum 催化劑是這個關鍵字對讓燃料電池進入在實驗室階段外面和生產作為汽車和其他設備的電源。

來源: http://www.brown.edu

Last Update: 18. October 2012 09:44

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