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被定購的 Nanoparticles 展示更高和更加平穩的催化作用

Published on November 1, 2012 at 8:21 AM

燃料電池,轉換燃料直接地成電,无需燒它,承諾被汙染的遠期汽車何處在純氫和尾氣水蒸氣運行。 但是使他們工作的催化劑仍然是 「緩慢」和更壞的,消耗大。

白金鈷合金納米顆粒的電子顯微鏡圖像,顯示金屬原子的排列到一個被定購的格子。 一個更小的顆粒重疊大一個在底層。 黃色箭頭指示白金原子三塊層在表面的。

一個研究小組在康奈爾能源材料中心有一個重要進步與用白金被豐富的殼創建白金鈷 nanoparticles 顯示被改進的催化作用的一個化學過程。 「這能是實際重大的改善。 它提高催化并且由系數五裁減了費用」, Héctor Abruña, E.M. Chamot 化學和化學製品生物,描述這個工作的論文的高級作者教授說在日記帳本質材料的 10月 28日問題。 共同執筆者在 Nanoscale 科學的康奈爾包括弗朗西斯 DiSalvo,化學約翰紐曼教授和化學製品生物和大衛應用和工程物理研磨器、 Kavli 學院的教授和聯合負責人。

在氫燃料電池,在一個電極的一種催化劑闖進氫原子他們的組件氫核和電子。 電子遊遍外部電路創建電流到另一個電極,第二種催化劑結合接踵而來的電子、自由氫核和氧氣形成水。 在當前商業燃料電池,該催化劑是純白金,是缺乏和消耗大的。 研究員設法替代與不同程度的白金合金成功。 以前,康奈爾研究小組創建了用運作像純白金在更加低價白金的薄層塗的鈀鈷合金的 nanoparticles。 形成作為 nanoparticles 的催化劑 -- 典型地大約 5 毫微米直徑和分配在碳技術支持 -- 提供更多表面起反應與燃料。

這個催化反應的計算機模擬預計應該有在催化作用的一個增量,如果白金原子一起被推進位或 「緊張」,當 Abruña 描述它。 熟食店 Wang, Abruña 的組的博士後,構想一個新的化學過程製造包括燜火白金鈷合金的 nanoparticles (熱化) 步驟,在合金的任意地被分配的原子形成一種順序的晶體結構。 而不是一起被混雜,金屬原子在一個順序的格子安排自己。 白金原子被分層堆積在這些微粒上比他們在純白金,当發生的 「張力」提高催化作用排隊與這個格子和一起被推進更加緊密。 Huolin 辛,研磨器的組的一名研究生,使用掃描挖洞電子顯微鏡確認這個結構。

在初試對顯示的新的 nanoparticles 大約三個半次更高的催化作用 (評定由當前流) 比與一個混亂的核心的相似的微粒和超過 12 倍更多比純白金。 新的催化劑也是更加耐久的。 他們可以提供起反應與燃料的燃料電池催化劑丟失他們的效果,當白金原子被氧化或,當 nanoparticles 一起聚集,死亡表面。 在測試細胞以後的 5,000 個開-關循環,而那與一個混亂的核心的相似的鈷白金 nanoparticles 迅速地掉下,被定購的 nanoparticles 的催化作用穩當依然是。 這個有序結構是更加穩定的, Abrunaa 說。 白金皮膚也許與被定購的核心更加嚴格被結合比對混亂的合金,因此熔化與在其他 nanoparticles 的白金導致聚集是不太可能的。 「我們未超出 5,000 個循環範圍,但是至該點查找的結果非常,非常好」,他說。

能源材料在康奈爾集中是美國能源部資助的能源邊境研究中心。

來源: http://www.cornell.edu

Last Update: 1. November 2012 09:44

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