Katalysatorfremskridt kan føre til økonomiske brændselsceller

Forskere ved Washington State University har udviklet en ny måde at lave billige, enkeltatoms katalysatorer til brændselsceller - et fremskridt, der kunne gøre vigtig ren energiteknologi mere økonomisk rentabel.

Deres arbejde er offentliggjort i Avancerede energimaterialer tidsskrift.

Brintbrændselsceller er afgørende for ren energiøkonomi, da de er mere end to gange så effektive til at skabe elektricitet end forurenende forbrændingsmotorer. Deres eneste affaldsprodukt er vand.

Imidlertid, den høje pris på de platinbaserede katalysatorer, der bruges til den kemiske reaktion i brændselsceller, hindrer deres kommercialisering betydeligt.

I stedet for det sjældne platin, forskere vil gerne bruge ikke -ædle metaller, såsom jern eller kobolt. Men reaktioner med disse rigeligt tilgængelige metaller har en tendens til at holde op med at virke efter kort tid.

"Lavpriskatalysatorer med høj aktivitet og stabilitet er afgørende for kommercialiseringen af ​​brændselscellerne." sagde Qiurong Shi, postdoc ved School of Mechanical and Materials Engineering (MME) og en medførsteforfatter på papiret.

For nylig, forskere har udviklet enkeltatom-katalysatorer, der fungerer lige så godt i laboratoriemiljøet som ved brug af ædle metaller. Forskerne har været i stand til at forbedre stabiliteten og aktiviteten af ​​de ikke-ædelmetaller ved at arbejde med dem på nanoskala som enkeltatom-katalysatorer.

I dette nye værk, WSU-forskerholdet, ledet af Yuehe Lin, en MME professor, brugte jern- eller koboltsalte og det lille molekyle glucosamin som forstadier i en ligetil høj temperaturproces til at skabe enkeltatomskatalysatorerne. Processen kan sænke omkostningerne til katalysatorerne betydeligt og kan let skaleres op til produktion.

Jern-carbon-katalysatorerne, de udviklede, var mere stabile end kommercielle platinkatalysatorer. De opretholdt også god aktivitet og blev ikke forurenede, hvilket ofte er et problem med almindelige metaller.

"Denne proces har mange fordele, " sagde Chengzhou Zhu, en første forfatter på papiret, der udviklede højtemperaturprocessen. "Det gør produktion i stor skala mulig, og det giver os mulighed for at øge antallet og øge reaktiviteten af ​​aktive steder på katalysatoren."

Lins gruppe samarbejdede om projektet med Scott Beckman, en MME -lektor ved WSU, samt med forskere ved Advanced Photon Source ved Argonne National Laboratory og Brookhaven National Laboratory for materialekarakterisering.

"Brugerfaciliteten til avanceret materialekarakterisering på de nationale laboratorier afslørede enkeltatomsteder og aktive dele af katalysatorerne, hvilket førte til det bedre design af katalysatorerne, "sagde Lin.