Geresnis platininis kuro elementų katalizatorius

Naujo tipo katalizatorius gali sukelti kuro elementus, kuriuose sunaudojama penktadalis dabar naudojamos platinos. Naująją medžiagą, kurią sukūrė Hiustono universiteto, Berlyno technikos universiteto (Vokietija) mokslininkai ir Energetikos departamento SLAC nacionalinės greitintuvo laboratorijos Menlo parke, Kalifornijoje, sudaro nanodalelės, kurių šerdys pagamintos iš vario ir platinos lydinio, o išorinė dalis. apvalkalas, kuris dažniausiai yra platininis. Medžiaga yra iki penkių kartų efektyvesnė už įprastą platiną.

Blizgus apvalkalas: Kai keturių nanometrų platinos ir vario lydinio nanodalelė (viršuje) yra veikiama ciklinės kintamos srovės, vario atomai atsiskiria nuo paviršiaus, sukuriant platinos turtingą apvalkalą, kuris skenuojančiu perdavimo elektroniniu mikroskopu atvaizduoja ryškesnį vaizdą (apačioje).

Platina ir platinos lydiniai yra efektyviausi katalizatoriai, pagreitinantys chemines reakcijas vandenilio kuro elementuose. Platina yra vienintelis metalas, galintis atlaikyti rūgštines sąlygas tokio elemento viduje, tačiau jis yra brangus, o tai apribojo platų ir platų kuro elementų pritaikymą. Be to, apie 90 procentų pasaulio platinos tiekimo gaunama tik iš dviejų šalių – Pietų Afrikos ir Rusijos.



„Microsoft“ paviršiaus istorija

Naujoji medžiaga jau atitinka JAV Energetikos departamento 2015 m. tikslą platinos katalizatoriams: pagaminti bent 0,44 ampero elektros srovę vienam miligramui platinos. Jis gamina iki 0,49 amperų vienam miligramui platinos, o mokslininkai mano, kad turėtų būti įmanoma dar labiau padidinti medžiagos katalizinį aktyvumą. Jei gautume dar vieną koeficientą du [katalizinio aktyvumo pagerėjimas], manome, kad dėl platinos kainos šiuose kuro elementuose technologija taps praktiškesnė, sako SLAC fizikas. Andersas Nilssonas .

Tai puikus darbas, kuris leistų mums naudoti mažiau platinos kuro elementuose, sako Jean-Pol Dodelet , Kvebeko nacionalinio mokslo instituto (INRS) energijos, medžiagų ir telekomunikacijų profesorius.

Įprasto protonų mainų membranos (PEM) kuro elemento anode katalizatorius padalija vandenilį į vandenilio jonus ir elektronus, o pastarieji išteka iš elemento, kad sukurtų srovę. Prie katodo deguonies molekulės susijungia su elektronais ir vandenilio jonais, sudarydamos vandenį. Ši reakcija yra vangi ir norint ją paspartinti, reikia 10 kartų daugiau platinos, nei sunaudojama anode. Jei bandote pakeisti platiną, svarbiau pakeisti platiną prie katodo, sako Dodelet.

kur dabar nauji horizontai 2020 m

Peteris Strasseris, chemijos inžinerijos profesorius tiek Hiustono universitete, tiek JAV Berlyno technikos universitetas 2005 m. pradėjo dirbti su naujo tipo katalizatoriumi, nusodinant vario ir platinos lydinio nanodaleles ant anglies atramų. Kai medžiagai taikoma ciklinė kintamoji srovė, varis atsiskiria nuo paviršiaus srities, todėl nanodalelės turi platinos turtingą išorinį sluoksnį.

Neseniai Gamtos chemija popieriuje, mokslininkai atskleidžia mechanizmą, dėl kurio šis katalizatorius yra aktyvesnis nei įprasta platina. Tyrinėdami, kaip naujasis katalizatorius išsklaido rentgeno spindulius, jie atrado, kad atstumas tarp platinos atomų, likusių nanodalelių paviršiuje, yra mažesnis nei atstumas grynose platinos nanodalelėse. Geras katalizatorius turi sugebėti suskaidyti deguonies molekules į atomus, bet neturėtų pernelyg stipriai jungtis su laisvais atomais; dėl trumpesnio atstumo tarp platinos atomų naujoje medžiagoje ji yra efektyvesnis katalizatorius, nes dar silpniau jungiasi su deguonies atomais.

Yra alternatyvų naudoti platiną kaip katalizatorių. Dodeletas ir jo grupė bendradarbiavo su „General Motors“, kad sukurtų perspektyvų geležies pagrindu pagamintą katalizatorių, kurį dabar stengiasi komercializuoti. Tuo tarpu nebrangūs anglies nanovamzdelių katalizatoriai ir nikelio katalizatoriai yra kuriami šarminių kuro elementų chemijai.

ethereum klasikinės naujienos šiandien

Katalizatoriai, kuriuose nėra platinos, turi ir kitų privalumų, išskyrus mažą kainą, sakoma Kalkinimas Dai , medžiagų inžinerijos profesorius Deitono universitete Ohajo valstijoje, dirbantis su anglies nanovamzdelių katalizatoriais. Platinos nanodalelės linkusios prarasti savo katalizinį efektyvumą, laikui bėgant agreguodamos į didesnes daleles arba kai prie jų paviršiaus prilimpa anglies monoksidas. Dai sako, kad anglies nanovamzdeliai ilgainiui yra tvirtesni.

Tai įdomus darbas ir svarbus žingsnis, nes mechanizmas gali būti pritaikytas kitiems katalizatoriams, Dai sako apie naują platinos katalizatorių. Būtų įdomu sužinoti ilgalaikį stabilumą ir anglies monoksido [paviršiaus] apsinuodijimo poveikį tokio tipo šerdies ir apvalkalo katalizatoriams.

Strasseris sutinka, kad naująjį katalizatorių reikės toliau išbandyti. Tačiau dėl didesnio šerdies apvalkalo dalelių jos iš esmės yra stabilesnės nei grynos platinos, sako jis. Šio metalo pasirinkimas taip pat turi skirtumą. Esame įsitikinę, kad šerdyje esantys alternatyvūs ne platininiai metalai, tokie kaip kobaltas ar nikelis, išspręs stabilumo problemą išlaikant šerdies ir apvalkalo struktūros aktyvumo pranašumus, sako Strasseris.

Naujoji medžiaga taip pat buvo išbandyta veikiančiuose kuro elementuose, o tai gali būti esminis rinkos pranašumas. Dauguma šių kitų katalizatorių buvo išmatuoti elektrocheminiais matavimais, sako jis. Jie gali būti panaudoti ateityje, bet šis [naujas katalizatorius] yra kažkas, ką turime, kurį šiandien galite įdėti į tikrus kuro elementus.

paslėpti

Faktinės Technologijos

Kategorija

Neįtraukta Į Kategorijas

Technologijos

Biotechnologija

Technikos Politika

Klimato Kaita

Žmonės Ir Technologijos

Silicio Slėnis

Kompiuterija

Mit Naujienų Žurnalas

Dirbtinis Intelektas

Erdvė

Išmanieji Miestai

Blockchain

Funkcijų Istorija

Alumni Profilis

Alumnų Ryšys

Mit Naujienų Funkcija

1865 M

Mano Vaizdas

77 Mass Ave

Susipažink Su Autoriumi

Dosnumo Profiliai

Matytas Miestelyje

Alumnų Laiškai

Pamatyta Miestelyje

Žinios

2020 M. Rinkimai

Su Indeksu

Po Kupolu

Priešgaisrinės Žarnos

Begalinės Istorijos

Pandemijos Technologijų Projektas

Iš Prezidento

Viršelio Istorija

Nuotraukų Galerija

Rekomenduojama