Billig hybrid overgår sjældent metal som brændselscellekatalysator

(Phys.org) — Kvanteprikker af grafen, der er skabt på Rice University, griber fat i grafen-blodplader, som smykker, der fæstner sig til skroget af en båd. Men disse prikker forbedrer moderskibets egenskaber, hvilket gør dem bedre end platinkatalysatorer til visse reaktioner i brændselsceller.

Kemikeren James Tours rislaboratorium skabte prikker kendt som GQD'er fra kul sidste år og har nu kombineret disse nanoskala prikker med mikroskopiske plader af grafen, den et-atom-tykke form af kulstof, at skabe en hybrid, der i høj grad kunne reducere omkostningerne ved at generere energi med brændselsceller.

Forskningen er genstand for en ny artikel i tidsskriftet American Chemical Society ACS Nano .

Laboratoriet opdagede at nedkogning af en opløsning af GQD'er og grafenoxidplader (eksfolieret fra almindelig grafit) kombinerede dem til selvsamlende nanoskala blodplader, der derefter kunne behandles med nitrogen og bor. Hybridmaterialet kombinerede fordelene ved hver komponent:en overflod af kanter, hvor kemiske reaktioner finder sted og fremragende ledningsevne mellem GQD'er leveret af grafenbasen. Bor og nitrogen tilfører tilsammen flere katalytisk aktive steder til materialet, end begge grundstoffer ville tilføje alene.

"GQD'erne tilføjer systemet en enorm mængde fordel, som tillader iltreduktionens kemi, en af ​​de to nødvendige reaktioner for drift i en brændselscelle, " sagde Tour. "Grafenen giver den ledende matrix, der kræves. Så det er en fremragende hybridisering."

Tour-laboratoriets materiale klarede sig bedre end kommercielle platin/carbon-hybrider, der almindeligvis findes i brændselsceller. Materialet viste en oxygenreduktionsreaktion på omkring 15 millivolt mere i positivt begyndelsespotentiale - begyndelsen af ​​reaktionen - og 70 procent større strømtæthed end platinbaserede katalysatorer.

Materialerne, der kræves for at lave de flagelignende hybrider, er meget billigere, også, sagde Tour. "Effektiviteten er bedre end platin med hensyn til iltreduktion, at tillade en at omgå den mest uoverkommelige forhindring i brændselscelleproduktion - prisen på det ædle metal, " han sagde.