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명령한 Nanoparticles는 더 높고 더 꾸준한 촉매 활동을 설명합니다

Published on November 1, 2012 at 8:21 AM

전기로 그것 점화 없이 연료를 직접 변환하는, 연료 전지는 차가 순수한 수소와 배출 수증기에 어디 달리는지 보다 적게 오염된 미래에게 약속합니다. 그러나 그(것)들을 작동하 촉매는 아직도 "게으르고" 더 나쁩니다, 비싼.

명령된 격자로 금속 원자의 배열을 보여주는 백금 코발트 합금 nanoparticle의 전자 현미경 심상. 소립자는 바닥에 큰 것을 부분적으로 덮습니다. 노란 화살은 표면에 백금 원자의 3개의 층을 표시합니다.

코넬 에너지 물자 센터에 연구단은 백금에 의하여 풍성하게 한 쉘로 향상한 촉매 활동을 보여주는 백금 코발트 nanoparticles를 만드는 화학 공정으로 중요한 조치를 앞으로 취했습니다. "이것은 실제적인 중요한 개선일 수 있었습니다. 그것은 촉매 작용을 강화하고 5의 요인에 의하여 비용을 삭감했습니다," Héctor Abruña, 교수 화학과 화학제품 생물학 의 전표 성격 물자의 10월 28일 문제점에 있는 일을 기술하는 종이의 고위 저자의 E.M. Chamot를 말했습니다. 공동 저자는 Nanoscale 과학을 위한 코넬에서 프랜시스 DiSalvo를 적용되는과 기술설계 물리학의 화학의 죤 Newman 교수 및 화학제품 생물학 및 데비드 막자, 교수 및 Kavli 학회의 조감독 포함합니다.

수소 연료 전지에서는, 1개의 전극에 촉매는 그들의 구성요소 양성자 및 전자로 수소 원자를 끊습니다. 전자는 외부 회로를 통해서 근해를 형성하기 위하여 두번째 촉매가 들어오는 전자, 자유로운 양성자 및 산소를 결합하는 그밖 전극에 전류를 만들기 위하여 이동합니다. 현재 상업적인 연료 전지에서는, 그 촉매는 부족하고 비싼 순수한 백금입니다. 연구원은 성공의 다양한 각도에서 가진 백금 합금을 대용하는 시도했습니다. 이전에, 코넬 연구단은 더 값이 쌌던에 순수한 백금 같이 작동한 백금의 얇은 층으로 입힌 팔라듐 코발트 합금의 nanoparticles를 만들었습니다. nanoparticles로 촉매 형성 -- 전형적으로 대략 5개 나노미터 직경에 있는 그리고 분산하는 탄소 지원에 -- 추가 표면을 연료로 반작용하기 위하여 제공합니다.

촉매 반응의 컴퓨터 모의 실험은 Abruña가 그것을 기술하는 때 백금 원자가 비트 또는 "지친 함께 밀리는 경우에," 촉매 활동에 있는 증가가 이어야 한다는 것을 예상했습니다. 샌드위치 가게 왕, Abruña의 단에 있는 박사학위 취득 후 연구원은, 새로운 합금에 있는 무작위로 분배된 원자가 정돈되어 있는 결정 구조를 형성하는, 어닐링 (난방) 단계를 포함한 백금 코발트 합금의 nanoparticles를 제조하기 위하여 화학 공정을 고안했습니다. 다만 함께 뒤죽박죽이 되어서 보다는 오히려, 금속 원자는 정돈되어 있는 격자에서 배열합니다. 이 입자에 층이 된 백금 원자는 격자로 유래 "긴장"가 순수한 백금에, 촉매 활동을 강화하는 상태에서 있을 것입니다 보다는 일렬로 늘어서고 함께 근접하여 밀립니다. Huolin Xin 의 막자의 단에 있는 대학원 학생은, 스캐닝 터널을 파 구조물을 확인하기 위하여 전자 현미경을 사용했습니다.

예비 시험에서는 대략 3과 1/2 (현재 교류에 의해 측정되는) 난잡한 코어를 가진 유사한 입자 보다는 시간 더 높은 촉매 활동을, 및 이상의 12 시간에게 보여주는에 새로운 nanoparticles 더 많은 것 보다는 순수한 백금. 새로운 촉매는 또한 더 튼튼합니다. 연료 전지 촉매는 백금 원자가 멀리 산화되는 nanoparticles가 함께 응집하는 때 연료로 반작용하는 것을 제안해서 좋은 사망하는 그들의 효과를 표면 분실합니다. 시험 세포의 5,000의 온-오프 주기 후에, 명령한 nanoparticles의 촉매 활동은 난잡한 코어를 가진 유사한 코발트 백금 nanoparticles의 그것은 급속한 떨어졌는 그러나, 아정되게 남아 있었습니다. 규칙 조직은 안정되어 있습니다, Abrunaa는 말했습니다. 백금 피부는 난잡한 합금에 명령된 코어에 더 강하게 접착될지도 모르지만, 그밖 nanoparticles에 백금으로 응집을 일으키는 원인이 되기 위하여 융합하는 것이 거의 없을. "우리는 5,000 주기 저쪽에 가지 않았습니다 그러나 그 점 보기까지 결과 아주, 아주 좋은," 그는 말했습니다.

에너지 물자는 코넬에서입니다 미국 에너지성에 의해 투자된 에너지 국경 연구소 중심에 둡니다.

근원: http://www.cornell.edu

Last Update: 1. November 2012 09:46

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