Opbygning af en bedre brændselscelle begynder med overfladekemi

Brændselsceller drevet af elektrokatalytiske reaktioner har potentialet til at eliminere forurening forårsaget af afbrænding af fossile brændstoffer, hvis de kunne gøres mere effektive. Nøglen til højere effektivitet er de kemiske reaktioner på overfladerne af de involverede materialer. Et internationalt hold af forskere kiggede dybt ind i ethanols molekylære reaktioner på guldoverflader i alkaliske miljøer, der typisk ses i modelbrændselsceller.

Brændselsceller omdanner kemisk energi til ren elektrisk energi gennem en række reaktioner. Ændringer i overfladekemien under disse reaktioner kan påvirke både den katalytiske effektivitet og selve reaktionerne. Ved at give grundlæggende indsigt i overfladekemi, dette arbejde giver forskerne et mere komplet billede af den katalytiske proces og vil hjælpe dem med at designe bedre brændselsceller, der kan bruges til at drive en enkelt enhed, såsom din bærbare computer eller et lokalt elnet.

Forskere fra det kinesiske videnskabsakademi, Kinas nationale center for massespektrometri, og EMSL, det miljømolekylære laboratorium, en brugerfacilitet hos US Department of Energy Office of Science, designet og fremstillet en kraftfuld måde at visualisere transformationen af ​​tynde guldoverflader inde i en direkte alkoholbrændselscelle. Dette arbejde gjorde brug af EMSL's time-of-flight sekundære ion massespektrometer, og tillod holdet at kigge ind i den molekylære funktion af de katalytiske reaktioner. Dette arbejde gav direkte molekylært bevis på de ændringer, guld gennemgår i disse reaktioner. Forskerne identificerede også yderligere aktive steder - steder på overfladen, hvor den nødvendige konvertering kan finde sted. Disse og andre indsigter vil give nyttige oplysninger til at optimere brændselscelleeffektiviteten.