Новое исследование показывает, что графен — сделано определенным образом — может быть использован, чтобы сделать более прочные водородные топливные элементы для автомобилей.
В исследовании, опубликованном сегодня в журнале наноуровне, ученые получили графен с помощью специальной, масштабируемый метод и использовали его для разработки катализаторов водородных топливных элементах. Исследовательская группа, включая ученых из Лондонского университета королевы Марии и Университетского колледжа Лондона (UCL), показали, что этот новый тип на основе графена катализатор был более прочным, чем имеющихся в продаже катализаторов и соответствует ее производительности.
Водородные топливные элементы преобразуют химическую энергию в электрическую энергию путем соединения водорода и кислорода с помощью катализаторов. А единственным побочным продуктом реакции является вода, они обеспечивают эффективное и экологически чистым источником энергии.
Платина является наиболее широко используемым катализатором этих топливных элементов, но ее высокая стоимость является большой проблемой для коммерциализации водородных топливных элементов. Для решения этой проблемы промышленных катализаторов обычно производятся украшения крошечные наночастицы платины на более дешевый углеродного носителя, однако бедные долговечность материала существенно снижает срок службы современных топливных элементах.
Предыдущие исследования показали, графен может быть идеальным материалом поддержки для топливных элементов из-за его коррозионной стойкости, высокой удельной поверхностью и высокой электропроводностью. Однако графен используется в большинстве экспериментов в курсе содержится много дефектов, это означает, что прогнозируемая повышенная устойчивость еще не достигнута.
Метод, описанный в исследовании производит высококачественный графен украшали платиновые наночастицы в однореакторный синтез. Этот процесс может быть масштабирована для массового производства, открытие использование графена катализаторы на основе широкого применения энергии.
Профессор Дэн Брэтт, профессор электрохимической инженерии в UCL, сказал: «для удовлетворения глобального спроса на энергию без ущерба для окружающей среды является одним из самых больших современных проблем. Водородные топливные элементы могут обеспечить чистой энергии, и уже используется в некоторых автомобилях в качестве альтернативы бензину или дизельному. Однако, основным препятствием на пути к их повсеместной коммерциализации является возможность для катализаторов выдерживать большие велосипедные необходимых для их использования в энергетике. Мы показали, что с помощью графена вместо типичного аморфного углерода как материал поддержки можно создать ультра-прочный катализаторов».
Исследователи подтвердили долговечность на основе графена катализатор, используя тест, основанный на рекомендациях департамента энергетики США (Мэ США), известный как ускорять ход стресс-тестов. Ускоренное стресс-тестов намеренно подчеркнуть катализатора стремительно, в течение многих циклов в короткий промежуток времени, что позволяет ученым оценить устойчивость новых материалов без необходимости использования их в оперативной топливных элементов, в течение месяцев или лет.
С помощью этих тестов, ученые показали, что потеря активности за тот же период тестирования был примерно на 30 процентов ниже в недавно разработанной на основе графена катализатор, по сравнению с коммерческими катализаторами.
Gyen мин Ангел, аспирант и ведущий автор исследования, из UCL, сказал: «Лань наборы тестов и задач для топливных элементов на прочность, с одной ускоренного стресс-тесты для моделирования нормальных условиях и имитация высокого напряжения испытал, когда запуск и завершение работы топливного элемента. Большинство научных исследований в области графена пространство только оценить, используя один из рекомендуемых тестов. Однако, поскольку у нас высокое качество графена в нашем материале, мы сумели достичь высокой прочности в обоих тестах и в рамках длительного периода тестирования, что важно для будущей коммерциализации этих материалов. Мы с нетерпением ждем включения наших новых катализаторов в коммерческих технологий и реализации преимуществ больше-жизнь топливных ячеек».
Графен состоит из одного слоя атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке. Несмотря на свою относительно простую конструкцию, графен считается, что обладают замечательными свойствами, включая высокую электропроводность, высокая прозрачность и высокая гибкость.
Доктор Патрик Каллен, преподаватель кафедры возобновляемых источников энергии из Университета Королевы Марии в Лондоне, сказал: «За эти годы было много шумихи вокруг графена и огромное количество перспективных применений для этого материала. Тем не менее, научное сообщество по-прежнему ждет своего полного потенциала, чтобы быть реализованы, и это привело к некоторым негатива вокруг этого предложили чудо-материал’. Этот вид не способствовал тот факт, что многие исследования по графену использовать дефектные версии графена. Мы надеемся, что эта бумага может восстановить веру в графене и показали, что этот материал имеет большой потенциал для совершенствования технологии, такие как топливные элементы, сейчас и в будущем».
почувствуйте разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!