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Posted in | Nanomaterials | Nanoenergy
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Nanoparticles Pedido Demonstra uma Actividade Catalítica Mais Alta e Mais Constante

Published on November 1, 2012 at 8:21 AM

As células combustíveis, que convertem o combustível directamente na electricidade sem a queimar, prometem a um futuro menos poluído aonde os carros são executado no hidrogênio e na exaustão puros nada mas vapor de água. Mas os catalizadores que os fazem trabalhar são ainda “lentos” e mais ruins, caro.

Imagem do microscópio de Elétron de um nanoparticle da liga do platina-cobalto, mostrando o regime dos átomos do metal em uma estrutura pedida. Uma partícula menor sobrepor grande na parte inferior. As setas Amarelas indicam as três camadas de átomos da platina na superfície.

Uma equipa de investigação no Centro dos Materiais da Energia de Cornell tomou uma etapa importante para a frente com um processo químico que criasse os nanoparticles do platina-cobalto com um escudo enriquecido platina que mostram a actividade catalítica melhorada. “Esta podia ser uma melhoria significativa real. Aumenta a catálise e reduz o custo por um factor de cinco,” disse Héctor Abruña, E.M. Chamot Professor da Química e da Biologia do Produto Químico, autor superior de um papel que descreve o trabalho na introdução do 28 de outubro dos Materiais da Natureza do jornal. Os Co-autores incluem Francis DiSalvo, Professor de John Newman da Química e a Biologia do Produto Químico, e o Muller de David, o professor de física aplicada e da engenharia e o co-director do Instituto de Kavli em Cornell para a Ciência de Nanoscale.

Em uma célula combustível do hidrogênio, um catalizador em um eléctrodo quebra átomos de hidrogênio em seus protão e elétrons componentes. Os elétrons viajam através de um circuito externo para criar uma corrente elétrica ao outro eléctrodo, onde um segundo catalizador combina os elétrons entrantes, os protão livres e o oxigênio para formar a água. Em células combustíveis comerciais actuais, esse catalizador é a platina pura, que é escassa e cara. Os Pesquisadores tentaram substituir ligas da platina com vários graus de sucesso. Previamente, a equipa de investigação de Cornell criou nanoparticles de uma liga do paládio-cobalto revestida com uma camada fina de platina que trabalhasse como a platina pura em mais barato. Formando o catalizador como nanoparticles -- tipicamente aproximadamente 5 nanômetros no diâmetro e distribuídos em um apoio do carbono -- fornece mais área de superfície para reagir com o combustível.

As Simulações computorizadas da reacção catalítica previram que deve haver um aumento na actividade catalítica se os átomos da platina são empurrados um bit junto ou “esticados,” enquanto Abruña o descreve. O Supermercado fino Wang, um pesquisador cargo-doutoral no grupo de Abruña, planejou um processo químico novo para fabricar nanoparticles de uma liga do platina-cobalto que incluísse uma etapa do recozimento (aquecimento), onde os átomos aleatòria distribuídos na liga formassem uma estrutura de cristal em ordem. Um Pouco do que apenas sendo misturado junto, os átomos do metal arranjam-se em uma estrutura em ordem. Os átomos da Platina mergulhados nestas partículas alinham com a estrutura e são empurrados mais perto junto do que estariam na platina pura, com a “tensão resultante” que aumenta a actividade catalítica. Huolin Xin, um aluno diplomado no grupo do Muller, usou um microscópio de elétron da escavação de um túnel da exploração para confirmar a estrutura.

Nos exames preliminares os nanoparticles novos a aproximadamente três mostrados e intervalos actividade catalítica mais alta (medida pelo fluxo actual) do que partículas similares com um núcleo desorganizado, e mais de 12 vezes o mais platina do que pura. Os catalizadores novos igualmente são mais duráveis. Os catalizadores da célula combustível perdem sua eficácia como os átomos da platina estão oxidados afastado ou enquanto os nanoparticles se aglutinam junto, morrendo a área que de superfície podem oferecer reagir com o combustível. Após 5.000 -fora em ciclos de uma pilha do teste, a actividade catalítica dos nanoparticles pedidos permaneceu com calma, quando aquela de nanoparticles similares da cobalto-platina com um núcleo desorganizado caiu ràpida. A estrutura pedida é mais estável, Abruña disse. A pele da platina pode ser ligada mais fortemente ao núcleo pedido do que à liga desorganizado, assim que seria menos provável fundir com a platina em outros nanoparticles para causar a aglutinação. “Nós não fomos além de 5.000 ciclos mas os resultados até esse olhar do ponto muito, muito bom,” disse.

Os Materiais da Energia Centram-se em Cornell são um Centro de Pesquisa da Fronteira da Energia financiado pelo Ministério de E.U. de Energia.

Source: http://www.cornell.edu

Last Update: 1. November 2012 09:46

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