Платина уже давно используется в качестве катализатора для активации окислительно-восстановительный реакции в центре технологии топливных элементов. Но высокая стоимость металла является одним из факторов, который препятствует топливные элементы от конкуренции с более дешевыми вариантами запитки автомобилей и домов.
Теперь исследователи из Технологического института Джорджии разработали новое на основе платины каталитической системы, которая является гораздо более долговечны, чем традиционные торговые системы и потенциально более длительный срок службы. Новая система могла бы, в долгосрочной перспективе, снизить себестоимость производства топливных элементов.
В исследовании, которое было опубликовано 15 июля в САУ журнал нано буквы, исследователи назвали возможные новые пути для решения одной из ключевых причин ухудшения состояния платиновых катализаторов, спекания, процесс, в котором частицы платины перенести и слипаются, уменьшение удельной поверхности платины и вызывая каталитическую активность падать.
Для уменьшения такого спекания, исследователи разработали метод для привязки частицами платины для их поддержки углеродного материала с помощью биты элемента Селена.
«Есть стратегии там для уменьшения спекания, такие как использование частиц платины, которые являются одинаковыми по размеру, чтобы уменьшить химическую нестабильность среди них», — сказал Чжэнмин ЦАО, приглашенный аспирант технологического института Джорджии. «Этот новый метод с использованием результатов селен в прочном металлическом-поддержка взаимодействия между платиной и материальная поддержка углерода и таким образом значительно повышенной прочности. В то же время, частицы платины могут использоваться и храниться при небольшой для достижения высокой каталитической активности с увеличением удельной поверхности».
Процесс начинается с загрузки наноразмерных сфер Селена на поверхности коммерческая поддержка углерода. Селен затем плавится при высоких температурах, так что он растекается и равномерно покрывает поверхность углерода. Затем, селен реагирует с соляной прекурсора платины для создания частиц платины меньше двух нанометров в диаметре и равномерно распределяются по всей поверхности углерода.
Ковалентного взаимодействия между селеном и платины обеспечивает прочную связь стабильно анкерные платины частицы углерода.
«В результате системы катализатора был замечателен как своей высокой активностью в качестве катализатора, а также его долговечности», — сказал Юнан Ся, профессора и Брок семейные кафедрой Уоллес Н. биомедицинская инженерия ножа в технологическом институте Джорджии и Университета Эмори.
Из-за увеличения удельной поверхности наноразмерных платиновых, новая каталитическая система изначально показали каталитическую активность в три с половиной раза выше, чем первозданное значение государственно-оф-искусства в коммерческих платино-углеродных катализаторов. Затем исследовательская группа протестировала каталитической системы с помощью ускоренного испытания на долговечность. Даже после 20 000 циклов electropotential подметать, новая система по-прежнему предоставляет каталитическую активность более чем в три раза, что коммерческой системы.
Исследователи использовали метод просвечивающей электронной микроскопии на разных этапах испытание на прочность, чтобы разобраться, почему каталитическая активность оставалась очень высокой. Они обнаружили, что селен якоря были эффективны в поддержании большинство частиц платины на месте.
«После 20 000 циклов, большая часть частиц оставалась на поддержку углерода без отряда или объединения», — сказал ЦАО. «Мы считаем, что этого типа каталитической системы имеет большой потенциал в качестве масштабируемой способ увеличить стойкость и активность платиновых катализаторов и, в конечном счете, улучшить возможности использования топливных элементов для широкого спектра применений.»
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!