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Le Nanoparticelle Ordinate Dimostrano l'Più Alta ed Attività Catalitica Più Costante

Published on November 1, 2012 at 8:21 AM

Le pile a combustibile, che convertono il combustibile direttamente in elettricità senza bruciarla, promettono ad un futuro più di meno inquinante dove le automobili funzionano su idrogeno e su scarico puri niente ma vapore acqueo. Ma i catalizzatori che li fanno funzionare sono ancora “lenti„ e peggiori, costoso.

Immagine del microscopio elettronico di una nanoparticella della lega del platino-cobalto, mostrante la disposizione degli atomi del metallo in una grata ordinata. Una più piccola particella sovrappone quello grande al fondo. Le frecce Gialle indicano i tre livelli di atomi del platino sulla superficie.

Un gruppo di ricerca al Centro dei Materiali di Energia di Cornell ha intrapreso un'azione importante in avanti con un trattamento chimico che crea le nanoparticelle del platino-cobalto con uno shell arricchito platino che mostrano l'attività catalitica migliore. “Questo ha potuto essere un miglioramento significativo reale. Migliora la catalisi ed ha ridotto il costo da un fattore di cinque,„ ha detto Héctor Abruña, il E.M. Chamot il Professor di Chimica e di Biologia del Prodotto Chimico, autore senior di un documento che descrive il lavoro nell'emissione del 28 ottobre dei Materiali della Natura del giornale. I Co-author includono Francis DiSalvo, il Professor di John Newman di Chimica e Biologia del Prodotto Chimico e Muller di David, il professor di fisica di assistenza tecnica ed applicata e co-direttore dell'Istituto di Kavli a Cornell per Scienza di Nanoscale.

In una pila a combustibile dell'idrogeno, un catalizzatore ad un elettrodo rompe gli atomi di idrogeno nei loro protoni ed elettroni componenti. Gli elettroni attraversano through un circuito esterno per creare una corrente elettrica all'altro elettrodo, in cui un secondo catalizzatore combina gli elettroni ricevuti, i protoni liberi e l'ossigeno per formare l'acqua. In pile a combustibile commerciali correnti, quel catalizzatore è platino puro, che è insufficiente e costoso. I Ricercatori hanno provato a sostituire le leghe del platino con i vari livelli di successo. Precedentemente, il gruppo di ricerca di Cornell ha creato le nanoparticelle di una lega del palladio-cobalto ricoperta di strato sottile di platino che ha funzionato come platino puro ad più a basso costo. Formazione del catalizzatore come nanoparticelle -- in genere circa 5 nanometri di diametro e distribuiti su un supporto del carbonio -- fornisce più area per reagire con il combustibile.

Le simulazioni Su Elaboratore della reazione catalitica hanno predetto che ci dovrebbe essere un aumento nell'attività catalitica se gli atomi del platino sono spinti insieme un bit o “sono sforzati,„ mentre Abruña lo descrive. La Ghiottoneria Wang, un ricercatore post-dottorato nel gruppo di Abruña, ha inventato un nuovo trattamento chimico per fabbricare le nanoparticelle di una lega del platino-cobalto che ha compreso un punto di ricottura (riscaldamento), dove gli atomi a caso distribuiti nella lega formano un sistema cristallino ordinato. Piuttosto che appena essendo mischiando insieme, gli atomi del metallo si sistemano in una grata ordinata. Gli atomi del Platino stratificati su queste particelle allineano con la grata e sono spinti più vicino insieme che sarebbero in platino puro, con “lo sforzo„ risultante che migliora l'attività catalitica. Huolin Xin, un dottorando nel gruppo del Muller, ha utilizzato un microscopio elettronico di traforo di scansione per confermare la struttura.

Nei test preliminari le nuove nanoparticelle circa a tre indicati e mezzi periodi più alta attività catalitica (misurata tramite flusso corrente) che le simili particelle con una memoria disordinata e più di 12 volte più platino puro. I nuovi catalizzatori egualmente sono più durevoli. I catalizzatori della pila a combustibile perdono la loro efficacia mentre gli atomi del platino sono ossidati via o mentre le nanoparticelle si agglutinano insieme, morente l'area che possono offrire per reagire con combustibile. Dopo 5.000 cicli di accensione di una camera di prova, l'attività catalitica delle nanoparticelle ordinate è rimanere con calma, mentre quella di simili nanoparticelle del cobalto-platino con una memoria disordinata ha cad da rapido. La struttura ordinata è più stabile, Abruña ha detto. L'interfaccia del platino può essere saldata più forte alla memoria ordinata che alla lega disordinata, in modo da sarebbe meno probabile fondere con il platino su altre nanoparticelle causare l'agglutinamento. “Non abbiamo andato oltre 5.000 cicli ma i risultati fino a quel punto guardano molto, molto buon,„ ha detto.

I Materiali di Energia Concentrano a Cornell è un Centro di Ricerca di Frontiera di Energia costituito un fondo per dal Dipartimento Per L'Energia di Stati Uniti.

Sorgente: http://www.cornell.edu

Last Update: 1. November 2012 09:45

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