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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

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発注された Nanoparticles はより高く、より安定した触媒作用作業を示します

Published on November 1, 2012 at 8:21 AM

電気にそれを焼き付けないで燃料を直接変換する燃料電池は車が純粋な水素および排気の水蒸気でどこに動作するかより少なく汚された未来に約束します。 しかしそれらを働かせる触媒はまだ 「緩慢」、より悪いです、高い。

発注された格子に金属原子の整理を示すプラチナコバルトの合金の nanoparticle の電子顕微鏡の画像。 小粒子は底で大きい 1 つを重複します。 黄色い矢は表面のプラチナ原子の 3 つの層を明記します。

コルネルエネルギー材料の中心の調査チームはプラチナによって富ませるシェルと改善された触媒作用作業を示すプラチナコバルトの nanoparticles を作成する化学作用と重要な一歩前進を踏みました。 「これは実質の重要な改善であることができます。 それは触媒作用を高め、 5 の要因によって費用を削減しました」、 Héctor Abruña、教授化学および化学薬品の生物学のジャーナル性質材料の 10 月 28 日問題で作業を記述するペーパーの年長の著者の E.M. Chamot を言いました。 共著者は Nanoscale 科学のためのコルネルにフランシス島 DiSalvo を応用および工学物理学の化学のジョンニューマン教授および化学薬品の生物学およびデイヴィッドの紛砕機、教授および Kavli の協会の助監督含んでいます。

水素の燃料電池では、 1 つの電極の触媒は構成のプロトンおよび電子に水素原子を壊します。 電子は外部回路を水を形作るために第 2 触媒が入力電子、自由なプロトンおよび酸素を結合する他の電極に電流を作成するために移動します。 現在の商業燃料電池では、その触媒は乏しく、高い純粋なプラチナです。 研究者は成功のさまざまなレベルのプラチナ合金を代わりにすることを試みました。 以前は、コルネルの調査チームは低価格で純粋なプラチナのように働いたプラチナの薄層が塗られたパラジウムコバルトの合金の nanoparticles を作成しました。 nanoparticles として触媒の形成 -- 普通約 5 ナノメーター直径のそして配られるカーボンサポートで -- より多くの表面積を燃料と反応するために提供します。

触媒反応の計算機シミュレーションは Abruña がそれを記述すると同時にプラチナ原子がビットまたは 「緊張した一緒に押されればそこに」、触媒作用作業に増加べきであることを予測しました。 デリカテッセン Wang、 Abruña のグループのポストドクターは、合金の任意に分散原子が整然とした結晶構造を形作る、アニーリング (暖房) のステップを含んでいたプラチナコバルトの合金の nanoparticles を製造するために新しい化学作用を案出しました。 ちょうど一緒に混乱されてよりもむしろ、金属原子は整然とした格子の彼ら自身を配列します。 これらの粒子に層になるプラチナ原子は格子と触媒作用作業を高めていて生じる 「緊張」が純粋なプラチナに、あるより並べ、一緒により近く押されます。 Huolin Xin の紛砕機のグループの大学院生は、構造を確認するのにスキャンのトンネルを掘る電子顕微鏡を使用しました。

予備テストでは約 3.5 不調なコアの同じような粒子より倍より高い触媒作用作業を (現在の流れによって測定される)、および 12 倍以上示されているへの新しい nanoparticles 多くより純粋なプラチナ。 新しい触媒はまた耐久です。 燃料電池の触媒はプラチナ原子が酸化するか、または nanoparticles が一緒に群生していると同時に燃料と反応させることを提供してもいい死亡する有効性を表面積失います。 テストセルの 5,000 のオンオフのサイクルの後で、発注された nanoparticles の触媒作用作業は不調なコアの同じようなコバルトプラチナ nanoparticles のそれは急速に下ったが、着実に残りました。 発注された構造はより安定していますと、 Abrunaa は言いました。 プラチナ不調な合金へのより発注されたコアと強く結ばれる群生を引き起すために他の nanoparticles のプラチナと溶けることはまずないです。 「私達は 5,000 のサイクルを越えて行きませんでしたが、そのポイント一見までの結果非常に、非常によい」と彼は言いました。

エネルギー材料はコルネルにです米国エネルギー省によって資金を供給されるエネルギーフロンティアの研究所集中します。

ソース: http://www.cornell.edu

Last Update: 1. November 2012 09:45

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