Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

High-performance nanopartikkel elektrokatalysator

Anonim

Forskere som driver ut av IBS 'Center for Nanoparticle Research har rapportert svært holdbare og aktive intermetalliske platinum-jern (PtFe) nanopartikler (NP) belagt med nitrogen (N) dopet karbonskall. Presisjonsformede ansiktssentrerte tetragonale (fct) PtFe NPer, bare noen få nanometer tykk, dannes ved termisk glødning ved 700oC, noe som resulterer i et karbon ytre lag som beskytter NP'ene mot løsrivelse og oppløsning gjennom de tøffe drivstoffcellens driftsforhold. Det N-dopede karbonskallet forhindrer ikke bare sammensmeltning av NPene under en termisk glødemiddelprosess for å holde størrelsen så liten som 6, 5 nm, men beskytter dem også under hard driftstilstand.

annonse


Nanopartikler er mikroskopiske partikler mellom 1 og 100 nanometer (nm) i størrelse. For å sette det i perspektiv, er den største partikkelstørrelsen som kan passere gjennom en kirurgisk maske 100 nm. I 1959 foreslo fysiker Richard Feynman at menneskeheten en dag kunne lage maskiner sammensatt av flere individuelt manipulerte molekyler eller atomer, og disse maskinene kunne bygges av verktøy som bare var litt større - en oppfinnsom og for tiden forvirrende tanke.

Fornyet Nanoforskning

Nå, snart 40 år senere, har nanopartikkelforskning sett noe av en renessanse og er et område med intens vitenskapelig forskning, på grunn av et bredt spekter av potensielle anvendelser innen biomedisinske, optiske og elektroniske felt. Publiserte rapporter har økt eksponentielt siden 2000, og det er lite bevis for å antar at denne trenden vil opphøre.

Etterspørselen etter en praktisk syntetisk tilnærming til elektrokatalysatoren med høy ytelse øker raskt for kommersialisering av brenselceller. En elektrokatalysator er en elektrisk strøm som fungerer som katalysator. En brenselcelle er en enhet som omdanner kjemisk energi fra brensel til elektrisitet gjennom en elektrokjemisk reaksjon av positivt ladede hydrogenioner med oksygen eller et annet oksidasjonsmiddel. Et oksydasjonsmiddel eller en oksidasjonsmiddel er en kjemisk art som overfører elektronegative atomer, vanligvis oksygen, til et substrat.

Disse enhetene er utrolig populære på grunn av deres evne til å generere elektrisitet ved å reagere oksygen og hydrogen uten å sende CO 2 . Brenselceller finnes ofte i alle typer utstyr og kjøretøy. De vanligste typene finnes i biler, fly, båter og militærutstyr som ubåter og våpen. Det er imidlertid begrensninger for brenselceller: de krever platin som er dyrt og finnes i begrensede forekomster på jorden.

Brenselceller i vanlig liv

Nanopartikkelbaserte elektrokatalysatorer har blitt intensivt undersøkt for bruk av brenselceller i løpet av det siste tiåret, hovedsakelig motivert av deres høye masseaktivitet. Stor innsats har blitt utmattet for å utnytte den høye aktiviteten og overflaten av NP for å gjøre et gjennombrudd for brenselcelle kommersialisering. Lagets papir, publisert i Journal of the American Chemical Society, uttalt at en praktisk bruk av nanomaterialer for brenselcelle-elektrokatalysator hindres av deres lave fysiske og kjemiske stabilitet. Under standardbrenselcelle driftsbetingelser oksideres ofte NPs, oppløses eller løsnes fra bæreren og grupperes i større partikler, og mister sin elektrokemiske katalytiske aktivitet under sykling. Derfor bestilles intermetalliske NP som en av de mest lovende kandidatene for å oppnå både høy aktivitet og stabilitet i praktiske brenselcelleapplikasjoner.

Den resulterende bestilte tetragonale PtFe / C nanokatalysatoren belagt med et N-dopet karbonskall viser høyere ytelse og holdbarhet sammenlignet med uordnet ansiktssentrert kubisk (fcc) -PtFe / C og kommersiell Pt / C. Ifølge lagets papir kan deres tilnærming åpne en ny mulighet for utvikling av høyytelses- og kostnadseffektive brenselcellekatalysatorer. '

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Institute for Basic Science . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Dong Young Chung, Samuel Woojoo Jun, Gabin Yoon, Soon Gu Kwon, Dong Yun Shin, Pilseon Seo, Ji Mun Yoo, Heejong Shin, Young-Hoon Chung, Hyunjoong Kim, Bongjin Simon Mun, Kug-Seung Lee, Nam-Suk Lee, Sung Jong Yoo, Dong-Hee Lim, Kisuk Kang, Yung-Eun Sung, Taeghwan Hyeon. Meget holdbar og aktiv PtFe nanokatalysator for elektrokemisk oksygenreduksjonsreaksjon . Journal of the American Chemical Society, 2015; DOI: 10, 1021 / jacs.5b09653