Nanolegeringer 10 gange så effektive som ren platin i brændselsceller

En ny type nanokatalysator kan resultere i det længe ventede kommercielle gennembrud for brændselscellebiler. Forskningsresultater fra Chalmers Tekniske Universitet og Danmarks Tekniske Universitet viser, at det er muligt at reducere behovet for platin markant. et ædel og sjældent metal, ved at skabe en nanolegering ved hjælp af en ny produktionsteknik. Teknologien er også velegnet til masseproduktion.

Selvom der har været brændselscellebiler i omkring halvtreds år, fremskridt har ikke ført til et kommercielt gennembrud. Katalysatorerne i nutidens brændselsceller kræver store mængder platin, som er et af verdens dyreste metaller.

"Der er behov for en nanoløsning for at masseproducere ressourceeffektive katalysatorer til brændselsceller. Med vores metode, kun en tiendedel så meget platin er nødvendig til de mest krævende reaktioner. Dette kan reducere mængden af ​​platin, der kræves til en brændselscelle med omkring 70 procent, " siger Björn Wickman, forsker ved Institut for Fysik på Chalmers Tekniske Universitet.

Hvis dette effektivitetsniveau er muligt at opnå i en brændselscelle, mængden af ​​påkrævet platin ville være sammenlignelig med, hvad der bruges i en almindelig bilkatalysator.

"Forhåbentlig, dette vil gøre det muligt for brændselsceller at erstatte fossile brændstoffer og også være et supplement til batteridrevne biler, " siger Björn Wickman.

Tidligere forskning har vist, at det er muligt at blande platin med andre metaller, såsom yttrium, at reducere mængden af ​​platin i en brændselscelle. Ikke desto mindre, ingen har endnu formået at lave legeringer med disse metaller i nanopartikelform på en måde, der kan bruges til storskalaproduktion. Det største problem har været, at yttrium oxiderer i stedet for at danne en legering med platinet.

Dette problem er nu blevet løst af Chalmers-forskere ved at kombinere metallerne i et vakuumkammer ved hjælp af en teknik kaldet sputtering. Resultatet er en nanometertynd film af den nye legering, der tillader masseproducerede platin- og yttriumbrændselscellekatalysatorer.

For at bruge det nye materiale, nutidens brændselsceller skal ændres lidt, men det skaber utrolige muligheder.

"Når vi kan bruge vores ressourcer bedre, vi sparer både miljøet og lavere omkostninger. Brændselsceller omdanner kemisk energi til elektrisk energi ved hjælp af brint og ilt – med vand som det eneste produkt. De har et enormt potentiale for bæredygtige energiløsninger inden for transport, bærbar elektronik og energi, siger Niklas Lindahl, forsker ved Institut for Fysik på Chalmers.