Forskere udvikler sig billigere, mere effektive brændselsceller

(Phys.org) —Ved brug af den canadiske lyskilde (CLS) synkrotron, forskere har opdaget en måde at skabe billigere brændselsceller ved at opdele normalt dyrt platinmetal i nanopartikler (eller endda enkelte atomer) til brug i alt fra biler til computere.

Forskningsresultaterne, ledet af Western University's Xueliang (Andy) Sun og Tsun-Kong (T.K.) Sham, blev udgivet for nylig af Videnskabelige rapporter , Naturen er online, Åben adgang, multidisciplinær publikation:"Single-atom Catalysis Using Pt/Graphene Achieved through Atomic Layer Deposition."

Efter at have samarbejdet med forskere fra McMaster University, CLS synkrotron, og Ballard Power Systems Inc., Sun og Sham udviklede en metode til at udnytte atomar lagaflejring (ALD). Denne overfladevidenskabelige teknik bruges til at afsætte kemiske forbindelser, at skabe enkelt atom katalysatorer. Dette er en stor velsignelse for den trehovedede kamp mod globale energibehov, udtømning af fossile brændstoffer, og miljøforureningsproblemer.

"Platin, hvilket er meget dyrt, bruges ofte som katalysator, men det er kun overfladeatomerne, der gør arbejdet, " siger Sun, Canada Research Chair i Nanomaterials for Energy Conversion and Storage. "Resten af ​​atomerne, under overfladen, har ingen funktion som katalysator, så du betaler stort set for 100 procent af platinet, men bruger kun 10 til 20 procent."

"Ved at sprede platin, hvert og et af atomerne øger effektiviteten, " siger Sham, Canada Research Chair i materialer og synkrotronstråling. "At sprede platin giver også meget mere valuta for pengene, hvilket gør regeringen, industri og forbrugere meget glade."

Sham siger, at synkrotronstråling og et transmissionselektronmikroskop med ultrahøj opløsning spiller en stor rolle i sporingen af ​​platins kemiske egenskaber og dets ydeevne, forklarer, at teknikken grundlæggende opdeler platin i så "små som muligt" dele, så overfladearealet kan maksimeres.

Forskere var i stand til at finde disse resultater ved hjælp af Hard X-ray MicroAnalysis (HXMA) beamline på CLS - en af ​​de bedste faciliteter i verden til brændselscelleforskning, siger CLS direktør for industrividenskab, Jeff Cutler.

"At gøre fremskridt inden for brændselscelleteknologi er et ekstremt vigtigt mandat for forskere, " siger Cutler. "CLS synkrotronen er en af ​​de bedste faciliteter i verden til at udføre denne type nanomaterialeforskning, og Ballard Power Systems er en af ​​de bedste brændselscelleteknologiske virksomheder. Ved at arbejde med denne industripartner håber vi at give dem indsigt, som vil være vigtig for produktionen af ​​den næste generation af brændselsceller."

Siyu Ye, Hovedforsker med Ballard Power Systems, mener, at samarbejdet var nøglen til at få succesfulde resultater.

"Ballard Power Systems Inc. er en global leder inden for brændselscelleteknologi og ved at arbejde med forskere ved den canadiske lyskilde, Western University og McMaster University, vi var i stand til at gøre store fremskridt i retning af at producere billigere og mere effektive brændselscellekatalysatorer, " siger Ye. "Platin er et kostbart materiale, men en fantastisk katalysator. Ved at bruge mindre af dette materiale på en mere effektiv måde, brændselsceller kan gøres mere omkostningseffektive, og dermed støtte udbredt kommercialisering."