Forskere løser et holdbarhedsproblem i brændselsceller til brintbiler

Når en cykel bliver våd i regnen, rammen og kæden bliver tæret eller rusten, hvilket forkorter cyklens levetid. Der skal regelmæssigt påføres olie for at forhindre, at dette sker. Battericeller er enheder, der skaber elektrisk energi gennem elektroner i bevægelse ved at udløse oxidations- og reduktionsreaktioner separat. Men de tærer også, når de udsættes for ilt. Kan disse celler også smøres for at forhindre rust?

Et forskerhold ledet af professor Yong-Tae Kim og doktorand Sang Moon Jung fra Materials Science and Engineering ved POSTECH brugte en katalysator (Pt/HxWO ₃ ), der kombinerer platin og brint -wolfram -bronze for at løse korrosionen i brændselsceller, der opstår, når brintbiler lukkes ned. Katalysatoren, for nylig introduceret i Naturkatalyse - en søsterjournal for Natur - har vist sig at fremme hydrogenoxidation og selektivt undertrykke iltreduktionsreaktioner (ORR).

Efterhånden som miljøvenlige brintbiler bliver mere almindelige, kapløbet om forskning og udvikling for at forbedre brændselscelleydelsen - hjertet i brintbiler - bliver hård overalt i verden. Bilens brændselscellers ydeevne er meget lav på grund af deres periodiske nedlukninger sammenlignet med elproducerende brændselsceller, der ikke stopper, når de først er startet. Dette skyldes, at når tændingen er slukket, ORR opstår, når luft midlertidigt indføres i anoden, og korrosion af de katodiske komponenter accelererer, da katodens potentiale stiger øjeblikkeligt.

Forskergruppen fokuserede på fænomenet metalisolatorovergang (MIT), som selektivt kan ændre ledningsevnen for materialer afhængigt af det omgivende miljø, at løse problemet med forringelse af holdbarhed i bilbrændstofceller.

n særligt, forskergruppen fokuserede på wolframoxidet (WO ₃ ), der traditionelt har været brugt som et elektrisk misfarvningsmateriale, da det i høj grad ændrer ledningsevnen via indsættelse og reduktion af protoner. Anvendelse af MIT -fænomenet WO ₃ ved normal drift resulterer i en elektrodereaktion, mens H-WO opretholdes ₃ (leder) tilstand med indsættelse af en proton. I modsætning, når tændingen er lukket ned, blandet luft trækkes ind, hvilket øger ilttrykket og ændrer det til WO ₃ (underleder), der stopper elektrodereaktionen, dermed løses spørgsmålet om katodisk korrosion.

Pt/HxWO ₃ selektive hydrogenoxidationsreaktionskatalysatorer (HOR) katalysatorer givet af metal-isolatorovergangsfænomenet viste mere end dobbelt så lang holdbarhed som konventionelle kommercielle Pt/C-katalysatormaterialer under nedlukningsbetingelser i MEA-evalueringen af ​​bilbrændselsceller.

Professor Yong-Tae Kim, der ledede forskningen, kommenterede, "Denne forskning har dramatisk forbedret holdbarheden af ​​bilbrændselsceller." Han tilføjede, "Det forventes, at kommercialiseringen af ​​brintbiler kan lettes yderligere gennem disse fund."