Ru overflader giver yderligere steder for energigenererende reaktioner i brændselsceller

Brændselsceller laver elektricitet gennem kemiske reaktioner. En nøglereaktion er at kombinere ilt med brint for at lave vand, mens der frigives energi i form af elektroner. Hastigheden af ​​denne konvertering er typisk langsom. Det kræver tilstedeværelsen af ​​en katalysator såsom platin. I denne forskning, et team udviklede en udvaskningsproces til fremstilling af ultrafine takkede platin nanotråde. Trådene har en ekstraordinær overfladeaktivitet og høje overfladearealer. Kombineret, disse funktioner leverer en katalysator med en rekordhøj konverteringsrate.

Resultaterne tilbyder en ny strategi for design af højeffektive platinbaserede katalysatorer. Sådanne katalysatorer kan dramatisk reducere mængden af ​​dyrt platin, der er nødvendigt. Disse katalysatorer kan sænke omkostningerne ved brændselsceller.

Platin er et væsentligt element til at katalysere den iltreduktionsreaktion, der er kritisk for brændselscelledrift, en teknologi, der genererer elektricitet fra kemiske reaktioner af brint og ilt. De høje omkostninger ved platin er en primær faktor, der begrænser anvendelsen af ​​el-producerende brændselsceller. Et mål for effektiviteten af ​​platinkatalysatoren er masseaktiviteten - den katalytiske aktivitet divideret med vægten af ​​platin. Højere masseaktiviteter skal opnås for at reducere det nødvendige platinforbrug og lavere brændselscelleomkostninger. Forbedring af platinmasseaktiviteten kræver optimering af både den specifikke aktivitet og det elektrokemisk aktive overfladeareal af katalysatoren.

Forskere ved University of California, Los Angeles, fandt ud af, at de kunne omdanne nanotråde med en platinkerne og en nikkeloxidskal, lavet ved løsningssynteseteknikker, til nanotråde af platin-nikkellegering gennem en termisk udglødningsproces. Holdet kunne derefter omdanne ledningerne til takkede platin nanotråde via elektrokemisk aflegering eller udvaskning. De takkede nanotråde udviser en masseaktivitet på 13,6 ampere pr. milligram platin, hvilket er næsten det dobbelte af de bedste tidligere rapporterede værdier. Reaktive molekylære dynamiksimuleringer (en type computermodellering af materialet) tyder på, at de stærkt belastede, underkoordinerede overfladestrukturer forstærker den ønskede reaktion mere end de afslappede overflader af andre platinkatalysatorstrukturer.