Nye katalysatorer til bedre brændselsceller

Forskere ved Daegu Gyeongbuk Institute of Science &Technology (DGIST) har udviklet nanokatalysatorer, der kan reducere de samlede omkostninger ved brændselsceller med ren energi, ifølge en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Anvendt katalyse B:Miljø .

Polymerelektrolytmembrændstofceller (PEMFC'er) omdanner den kemiske energi, der produceres under en reaktion mellem brintbrændstof og ilt, til elektrisk energi. Selvom PEMFC'er er en lovende kilde til ren energi, der er selvstændig og mobil, meget ligesom de alkaliske brændselsceller, der bruges på den amerikanske rumfærge, de er i øjeblikket afhængige af dyre materialer. Men de stoffer, der bruges til at katalysere disse kemiske reaktioner, nedbrydes, rejse bekymringer om genanvendelighed og levedygtighed.

DGIST energimaterialeforsker Sangaraju Shanmugam og hans team har udviklet aktive og holdbare katalysatorer til PEMFC'er, der kan reducere de samlede produktionsomkostninger. Katalysatorerne var nitrogen-dopede carbon-nanoroder med ceria- og kobolt-nanopartikler på deres overflader; i det væsentlige, carbon nanoroder indeholdende nitrogen, kobolt og ceria. Ceria (CeO ₂ ), en kombination af cerium og ilt, er et billigt og miljøvenligt halvledende materiale, der har fremragende iltreducerende evner.

Fibrene blev fremstillet ved hjælp af en teknik kendt som elektrospinning, hvor en højspænding påføres en væskedråbe, danner en ladet flydende stråle, der derefter tørrer midflight til uniform, nanoserede partikler. Forskernes analyser bekræftede, at cerium- og koboltpartiklerne var ensartet fordelt i carbon-nanoroderne, og at katalysatorerne viste øget elproducerende kapacitet.

Den ceria-understøttede kobolt på nitrogendoperet carbon-nanorodkatalysator viste sig at være mere aktiv og holdbar end nitrogen-dopede carbon-nanoroder og platin/carbon. De blev undersøgt i to vigtige typer kemiske reaktioner til energiomdannelse og lagring:iltreduktion og iltudviklingsreaktioner.

Forskerne konkluderer, at ceria kunne betragtes som et af de mest lovende materialer til brug sammen med kobolt på nitrogendoperede carbon-nanoroder til fremstilling af stabile katalysatorer med forbedret elektrokemisk aktivitet i PEMFC'er og relaterede enheder.