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被定购的 Nanoparticles 展示更高和更加平稳的催化作用

Published on November 1, 2012 at 8:21 AM

燃料电池,转换燃料直接地成电,无需烧它,承诺被污染的远期汽车何处在纯氢和尾气水蒸气运行。 但是使他们工作的催化剂仍然是 “缓慢”和更坏的,消耗大。

白金钴合金纳米颗粒的电子显微镜图象,显示金属原子的排列到一个被定购的格子。 一个更小的颗粒重叠大一个在底层。 黄色箭头指示白金原子三块层在表面的。

一个研究小组在康奈尔能源材料中心有一个重要进步与用白金被丰富的壳创建白金钴 nanoparticles 显示被改进的催化作用的一个化学过程。 “这能是实际重大的改善。 它提高催化并且由系数五裁减了费用”, Héctor Abruña, E.M. Chamot 化学和化学制品生物,描述这个工作的论文的高级作者教授说在日记帐本质材料的 10月 28日问题。 共同执笔者在 Nanoscale 科学的康奈尔包括弗朗西斯 DiSalvo,化学约翰纽曼教授和化学制品生物和大卫应用和工程物理研磨器、 Kavli 学院的教授和联合负责人。

在氢燃料电池,在一个电极的一种催化剂闯进氢原子他们的组件氢核和电子。 电子游遍外部电路创建电流到另一个电极,第二种催化剂结合接踵而来的电子、自由氢核和氧气形成水。 在当前商业燃料电池,该催化剂是纯白金,是缺乏和消耗大的。 研究员设法替代与不同程度的白金合金成功。 以前,康奈尔研究小组创建了用运作象纯白金在更加低价白金的薄层涂的钯钴合金的 nanoparticles。 形成作为 nanoparticles 的催化剂 -- 典型地大约 5 毫微米直径和分配在碳技术支持 -- 提供更多表面起反应与燃料。

这个催化反应的计算机模拟预计应该有在催化作用的一个增量,如果白金原子一起被推进位或 “紧张”,当 Abruña 描述它。 熟食店 Wang, Abruña 的组的博士后,构想一个新的化学过程制造包括焖火白金钴合金的 nanoparticles (热化) 步骤,在合金的任意地被分配的原子形成一种顺序的晶体结构。 而不是一起被混杂,金属原子在一个顺序的格子安排自己。 白金原子被分层堆积在这些微粒上比他们在纯白金,当发生的 “张力”提高催化作用排队与这个格子和一起被推进更加紧密。 Huolin 辛,研磨器的组的一名研究生,使用扫描挖洞电子显微镜确认这个结构。

在初试对显示的新的 nanoparticles 大约三个半次更高的催化作用 (评定由当前流) 比与一个混乱的核心的相似的微粒和超过 12 倍更多比纯白金。 新的催化剂也是更加耐久的。 他们可以提供起反应与燃料的燃料电池催化剂丢失他们的效果,当白金原子被氧化或,当 nanoparticles 一起聚集,死亡表面。 在测试细胞以后的 5,000 个开-关循环,而那与一个混乱的核心的相似的钴白金 nanoparticles 迅速地掉下,被定购的 nanoparticles 的催化作用稳当依然是。 这个有序结构是更加稳定的, Abrunaa 说。 白金皮肤也许与被定购的核心更加严格被结合比对混乱的合金,因此熔化与在其他 nanoparticles 的白金导致聚集是不太可能的。 “我们未超出 5,000 个循环范围,但是至该点查找的结果非常,非常好”,他说。

能源材料在康奈尔集中是美国能源部资助的能源边境研究中心。

来源: http://www.cornell.edu

Last Update: 1. November 2012 09:44

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