Два Металлы лучше, чем один топлива Catalyst Сотовый

КАТАЛИЗ

Материал ученых в Вашингтоне Univ. в Сент-Луисе разработали способ получения более эффективные и более эффективное биметаллических катализаторов топливных элементов. Техники, как ожидается, существенно снизить нагрузку платины в топливных элементах, более эффективного использования ограниченных мировой резервной этой дорогой материал.

Юнан Ся, профессор биомедицинской инженерии, возглавлял группу ученых в Вашингтоне, Univ. и Брукхейвенской национальной лаборатории в развивающихся биметаллических катализаторов, которая состоит из дендритных ветвей платины эпитаксиальными на 9-нм ядро палладия. Они синтезировали катализаторов с помощью простого, семенами роста методом. Сначала они подготовлены нанокристаллов палладия за счет сокращения Na2PdCl4 с L-аскорбиновой кислоты (например, витамин С) в водном растворе. Затем эти нанокристаллы были заняты в качестве семян для прямого рост дендритов платины "руки" по сокращению OfK2PtCl4 одним и тем же восстанавливающего агента (витамин С в водном растворе).

"Этот синтез довольно простой, масштабируемой и экологически безопасным, поскольку он не требует никаких органических растворителей, высокая температура, или электрохимического осаждения", говорит Ся. Катализатор большую площадь поверхности, которая имеет неоценимое значение для целого ряда других приложений, помимо топливных элементов.

"Есть два пути, чтобы сделать более эффективным катализатором", объясняет он. "Одним из них является контроль размера, что делает его меньше, что дает катализатором более высокой удельной поверхности, на массовой основе. Другой способ изменить расположение атомов на поверхности. Мы то и другое. Можно иметь квадратную или гексагональной для поверхностных атомов. Мы выбрали гексагональную решетку, потому что люди обнаружили, что она в два раза так хорошо, как один квадратный для реакции восстановления кислорода. Мы рады, по методике, в частности, с выполнением нового катализатора.

Ся говорит семенами роста стала в последнее время в хорошей техникой именно для контроля формы и состава металлических наноструктур, подготовленный в растворах. Это единственный метод, который позволил Ся и его коллеги, чтобы достичь своей нетрадиционной формы.

"Когда у вас есть что-то этот маленький, частиц, как правило, совокупный и это может уменьшить площадь поверхности," Ся объясняет. "Одной из основных причин нашей методике работы заключается в возможности сохранить платиновой отрасли друг от друга. Палладия семена это с помощью нескольких сайтов нуклеации для платины, которые пространственно отделены друг от друга. Палладия без семян, платины ветви превращаются в плотно агломерированной структуры низкая площадь поверхности. Мы также уверены в том, расположение атомов на каждой платины отрасли, поэтому мы повышение активности катализатора ".

Исследователи определяется как большие текущие будет создан в электрохимическую систему, аналогичную катода топливного элемента путем тестирования производительности катализатора в реакции восстановления кислорода. Они обнаружили, что при комнатной температуре, их биметаллических nanodendrites были два с половиной раза более эффективны на единицу массы платины, чем государство-ofthe современных коммерческих катализатора платины (платина поддерживается на пористых углерод) и пять раз активнее, чем других популярных коммерческих катализатора (платины черный). В 600C (типичная рабочая температура на топливных элементах), производительность практически соответствует цели, установленные Министерством энергетики США.

Ся и его коллеги изучают возможность добавления других благородных металлов, таких как золото, биметаллические катализаторы, чтобы сделать их триметаллические. Золото было показано для стабилизации платиновых катализаторов от роспуска. Он также окисляет оксид углерода, что делает еще более надежной катализаторов, которые могут противостоять отравления окисью углерода - побочного продукта некоторых видов топлива.