Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy

There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Bevolen Nanoparticles Toont Hogere en Regelmatigere Katalytische Activiteit aan

Published on November 1, 2012 at 8:21 AM

De cellen van de Brandstof, die direct brandstof in elektriciteit omzetten zonder het te branden, beloven een minder verontreinigde toekomst waar de auto's op zuivere waterstof en uitlaat niets dan waterdamp in werking stellen. Maar de katalysators die tot hen het werk maken zijn nog „traag en slechter“, duur.

Elektronenmicroscoopbeeld dat van een platina-kobalt legering nanoparticle, de regeling van de metaalatomen toont in een bevolen rooster. Een kleiner deeltje overlapt grote bij de bodem. De Gele pijlen wijzen op de drie lagen platinaatomen op de oppervlakte.

Een onderzoeksteam op het Cornell Centrum van de Materialen van de Energie heeft een belangrijke stap voorwaarts met een chemisch proces gedaan dat tot platina-kobalt nanoparticles met platina verrijkte shell leidt dat betere katalytische activiteit toont. „Dit zou een echte significante verbetering kunnen zijn. Het verbetert de katalyse en vermindert de kosten door een factor van vijf,“ bovengenoemde Héctor Abruña, de E.M. Professor die van Chamot van Chemie en Chemische Biologie, hogere auteur van een document het werk in de 28 kwestie van Okt. van de Materialen van de dagboekAard beschrijft. De Medeauteurs omvatten Francis DiSalvo, John Newman Professor van Chemie en Chemische Biologie, en David Muller, professor van toegepaste en techniekfysica en co-director van het Instituut Kavli in Cornell voor Wetenschap Nanoscale.

In een cel van de waterstofbrandstof, breekt een katalysator bij één elektrode waterstofatomen in hun componentenprotonen en elektronen. De elektronen reizen door een externe kring om tot een elektrische stroom aan de andere elektrode te leiden, waar een tweede katalysator de inkomende elektronen, de vrije protonen en de zuurstof combineert om water te vormen. In huidige commerciële brandstofcellen, is die katalysator zuiver platina, dat schaars en duur is. De Onderzoekers hebben geprobeerd substituerend platinalegeringen met variërende graden van succes. Eerder, creeerde het Cornell onderzoekteam nanoparticles van palladium-kobalt een legering die met een dunne laag van platina met een laag wordt bedekt die als zuiver platina aan lagere kosten werkte. Het Vormen van de katalysator als nanoparticles -- typisch ongeveer 5 nanometers in diameter en verdeeld op een koolstofsteun -- verstrekt meer oppervlakte om met de brandstof te reageren.

Simulaties van de Computer van de katalytische reactie voorspelden dat er een verhoging van katalytische activiteit zou moeten zijn als de platinaatomen een bit samen worden geduwd of „gespannen,“ aangezien Abruña het beschrijft. De Delicatessenwinkel Wang, een post-doctorale onderzoeker in de Groep van Abruña, bedacht een nieuw chemisch proces om nanoparticles van een platina-kobalt legering te vervaardigen die een onthardende (verwarmende) stap omvatte, waar de willekeurig verdeelde atomen in de legering een ordelijke kristalstructuur vormen. Eerder dan enkel samen wordt dooreengegooid, schikken de metaalatomen zich in een ordelijk rooster. Atomen van het Platina brachten aanin lagen op deze deeltjes opstelling met het rooster en worden dichter samen geduwd dan zij in zuiver platina zouden zijn, met de resulterende „spanning“ verbeterend de katalytische activiteit. Huolin Xin, een gediplomeerde student in Muller groep, gebruikte een aftasten een tunnel gravende elektronenmicroscoop om de structuur te bevestigen.

In inleidende tests nieuwe nanoparticles aan getoonde ongeveer drie en een half tijden hogere katalytische activiteit (die door huidige stroom wordt gemeten) dan gelijkaardige deeltjes met een wanordelijke kern, en meer dan 12 keer meer dan zuiver platina. De nieuwe katalysators ook zijn duurzamer. De de celkatalysators van de Brandstof verliezen hun doeltreffendheid aangezien de platinaatomen nanoparticles massa samen weg of als geoxydeerd zijn, overlijdend de oppervlakte zij kunnen aanbieden om met brandstof te reageren. Na 5.000 aan-uit- cycli van een testcel, katalytische activiteit van opdracht gegeven tot nanoparticles vast gebleven, terwijl dat van gelijkaardig kobalt-platina nanoparticles met een wanordelijke kern snel weg viel. De bevolen structuur is stabieler, bovengenoemde Abruña. De platinahuid kan sterker op de bevolen kern dan op de wanordelijke legering worden geplakt, zodat zullen het minder waarschijnlijk met het platina op andere nanoparticles smelten om het samendoen te veroorzaken. „Wij zijn niet voorbij 5.000 cycli gegaan maar de resultaten tot dat punt zien zeer eruit, zeer goed,“ hij zei.

Het Centrum van de Materialen van de Energie in Cornell is een Onderzoekscentrum van de Grens van de Energie Dat door het Ministerie van de V.S. van Energie wordt gefinancierd.

Bron: http://www.cornell.edu

Last Update: 1. November 2012 09:44

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit