Mere fleksible nanomaterialer kan gøre brændselscellebiler billigere

En ny metode til at øge reaktiviteten af ​​ultratynde nanoark, kun et par atomer tykke, kan en dag gøre brændselsceller til brintbiler billigere, finder en ny Johns Hopkins undersøgelse.

En rapport om resultaterne, udkommer 22. februar i Videnskab , giver løfte om hurtigere, billigere produktion af elektrisk strøm ved hjælp af brændselsceller, men også af bulkemikalier og materialer som brint.

"Hvert materiale oplever overfladebelastning på grund af nedbrydningen af ​​materialets krystalsymmetri på atomniveau. Vi opdagede en måde at gøre disse krystaller ultratynde, derved mindske afstanden mellem atomer og øge materialets reaktivitet, " siger Chao Wang, en assisterende professor i kemisk og biomolekylær teknik ved Johns Hopkins University, og en af ​​undersøgelsens tilsvarende forfattere.

Stamme er, kort sagt, deformation af ethvert materiale. For eksempel, når et stykke papir er bøjet, det er effektivt forstyrret i det mindste, atomare niveau; de indviklede gitter, der holder papiret sammen, ændres for altid.

I dette studie, Wang og kolleger manipulerede belastningseffekten, eller afstand mellem atomer, får materialet til at ændre sig dramatisk. Ved at gøre disse gitre utrolig tynde, omkring en million gange tyndere end et hårstrå, materialet bliver meget nemmere at manipulere ligesom et stykke papir er nemmere at bøje end en tykkere stak papir.

"Vi bruger i bund og grund kraft til at justere egenskaberne af tynde metalplader, der udgør elektrokatalysatorer, som er en del af brændselscellernes elektroder, " siger Jeffrey Greeley, professor i kemiteknik ved Purdue og en anden af ​​papirets tilsvarende forfattere. "Det ultimative mål er at teste denne metode på en række forskellige metaller."

"Ved at justere materialernes tyndhed, vi var i stand til at skabe mere belastning, som ændrer materialets egenskaber, herunder hvordan molekyler holdes sammen. Det betyder, at du har mere frihed til at accelerere den reaktion, du ønsker på materialets overflade, " forklarer Wang.

Et eksempel på, hvordan optimerende reaktioner kan være nyttige i anvendelsen, er at øge aktiviteten af ​​katalysatorer, der bruges til brændselscellebiler. Mens brændselsceller repræsenterer en lovende teknologi mod emissionsfrie elektriske køretøjer, udfordringen ligger i omkostningerne forbundet med ædelmetalkatalysatorer som platin og palladium, begrænser dets levedygtighed til langt de fleste forbrugere. En mere aktiv katalysator for brændselscellerne kan reducere omkostningerne og bane vejen for udbredt anvendelse af grønt, vedvarende energi.

Wang og kolleger vurderer, at deres nye metode kan øge katalysatoraktiviteten med 10 til 20 gange, bruger 90 procent mindre af ædle metaller, end hvad der i øjeblikket kræves for at drive en brændselscelle.

"Vi håber, at vores resultater en dag kan hjælpe med at producere billigere, mere effektive brændselsceller for at gøre miljøvenlige biler mere tilgængelige for alle, " siger Wang.