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Nanoparticles Pedido Demuestra una Actividad Catalítica Más Alta y Más Constante

Published on November 1, 2012 at 8:21 AM

Las pilas de Combustible, que convierten el combustible directamente en electricidad sin la quema de ella, prometen a futuro menos contaminado adónde los vehículos se ejecutan en el hidrógeno y el extractor puros nada pero vapor de agua. Pero los catalizadores que hacen que trabajan siguen siendo “inactivos” y peores, costoso.

Imagen del microscopio electrónico de un nanoparticle de la aleación del platino-cobalto, mostrando la ordenación de los átomos del metal en un cedazo pedido. Una partícula más pequeña traslapa el grande en la parte inferior. Las flechas Amarillas indican las tres capas de átomos del platino en la superficie.

Un equipo de investigación en el Centro de los Materiales de la Energía de Cornell ha tomado una medida importante hacia adelante con un proceso químico que crea los nanoparticles del platino-cobalto con un shell enriquecido platino que muestran actividad catalítica mejorada. “Esto podía ser una mejoría importante real. Aumenta la catálisis y redujo el costo por un factor de cinco,” dijo a Héctor Abruña, E.M. Chamot Profesor de la Química y de la Biología de la Substancia Química, autor mayor de un papel que describía el trabajo en la aplicación del 28 de octubre los Materiales de la Naturaleza del gorrón. Los Co-autores incluyen a Francisco DiSalvo, el Profesor de Juan Newman de la Química y Biología de la Substancia Química, y Moleta de David, profesor de la física aplicada y de la ingeniería y codirector del Instituto de Kavli en Cornell para la Ciencia de Nanoscale.

En una pila de combustible del hidrógeno, un catalizador en un electrodo rompe los átomos de hidrógeno en sus protones y electrones componentes. Los electrones viajan a través de un circuito externo para crear una corriente eléctrica al otro electrodo, donde un segundo catalizador combina los electrones entrantes, los protones libres y el oxígeno para formar el agua. En pilas de combustible comerciales actuales, ese catalizador es el platino puro, que es escaso y costoso. Los Investigadores han intentado substituir las aleaciones del platino con diversos grados de éxito. Previamente, el equipo de investigación de Cornell creó nanoparticles de una aleación del paladio-cobalto recubierta con una capa delgada del platino que trabajó como platino puro en más barato. Formación del catalizador como nanoparticles -- típicamente cerca de 5 nanómetros de diámetro y distribuidos en un soporte del carbón -- proporciona a más superficie para reaccionar con el combustible.

Las Simulaciones por ordenador de la reacción catalítica predijeron que debe haber un aumento en actividad catalítica si los átomos del platino se activan un dígito binario juntos o “se esfuerzan,” mientras que Abruña lo describe. La Tienda de delicatessen Wang, investigador postdoctoral en el grupo de Abruña, ideó un nuevo proceso químico para fabricar nanoparticles de una aleación del platino-cobalto que incluyó un paso de progresión de la esmaltación (calefacción), donde los átomos aleatoriamente distribuidos en la aleación forman una estructura cristalina ordenada. Bastante que apenas siendo embarullado juntos, los átomos del metal se arreglan en un cedazo ordenado. Los átomos del Platino acodados sobre estas partículas se alinean con el cedazo y se activan más cerca juntos que estarían en platino puro, con la “deformación resultante” aumentando la actividad catalítica. Huolin Xin, estudiante de tercer ciclo en el grupo de la Moleta, utilizó un microscopio electrónico el hacer un túnel de la exploración para confirmar la estructura.

En exámenes preliminares los nuevos nanoparticles a cerca de tres mostrados y medias épocas una actividad catalítica más alta (medida por flujo actual) que partículas similares con una base desordenada, y más de 12 veces más platino que puro. Los nuevos catalizadores también son más duraderos. Los catalizadores de la pila de Combustible pierden su eficacia como los átomos del platino se oxidan de distancia o mientras que los nanoparticles agrupan juntos, falleciendo la superficie que pueden ofrecer para reaccionar con el combustible. Después de 5.000 ciclos encendido-apagado de una célula de la prueba, seguía habiendo la actividad catalítica de los nanoparticles pedidos constantemente, mientras que se cayó la de los nanoparticles similares del cobalto-platino con una base desordenada rápidamente. La estructura pedida es más estable, Abruña dijo. La piel del platino se puede pegar más fuertemente a la base pedida que a la aleación desordenada, así que sería menos probable fundirse con el platino en otros nanoparticles para causar agrupar. “No hemos ido más allá de 5.000 ciclos pero los resultados hasta esa mirada de la punta muy, muy bueno,” él dijo.

Los Materiales de la Energía Se Centran en Cornell son un Centro de Investigación de la Frontera de la Energía financiado por el Ministerio de los E.E.U.U. de Energía.

Fuente: http://www.cornell.edu

Last Update: 1. November 2012 09:47

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