مقالات

کاتالیزورهای سلول سوختی پلاتین-گرافن در مقادیر زیادی از پلاتین در مقادیر زیاد ثبات بالایی را نشان می دهند

مقالات علمی با ترجمه مستقیم سایت بزرگ دنیای خوب زندگی

کاتالیزورهای سلول سوختی پلاتین-گرافن در مقادیر زیادی از پلاتین در مقادیر زیاد ثبات بالایی را نشان می دهند

سونگ سان گانگ ، استادیار ، فیصل الامغیر ، استادیار و GL Choi ، پژوهشگر فوق دکترا ، همه در دانشکده علوم و مهندسی مواد جورجیا ، در حال مطالعه یک قطعه کاتالیزور پلاتین و گرافن هستند. اعتبار: آلیسون کارتر

براساس مطالعه اخیر محققان پژوهشگاه فناوری جورجیا ، فیلم های پلاتینیوم ، تنها دو اتم با پشتیبانی از گرافن ضخیم ، می توانند به کاتالیزورهای سلولی کمک کنند.

پلاتین به دلیل اثربخشی در فعال کردن واکنش کاهش اکسیداسیون در مرکز فناوری یکی از متداول ترین کاتالیزور سلول های سوختی است. اما هزینه های بالای آن باعث شده است تا تلاش های تحقیقاتی برای یافتن راه هایی برای استفاده کمتر از آن در عین حفظ همان فعالیت کاتالیزوری انجام شود.

فیصل الماغیر ، استادیار دانشکده علوم و فن آوری جورجیا گفت: "همیشه یک هزینه اولیه برای تولید یک سلول سوخت با کاتالیزور پلاتین وجود خواهد داشت و مهم است که این هزینه را تا حد ممکن پایین نگه دارید." وی ادامه داد: اما هزینه واقعی سیستم پیل سوختی با چه مدت زمان محاسبه می شود و این مسئله دوام است.

آلمگایر گفت: "اخیراً انگیزه استفاده از سیستم های کاتالیزوری بدون پلاتین وجود دارد ، اما مشکل اینجاست که هنوز یک سیستم پیشنهادی وجود ندارد که هنوز هم فعالیت کاتالیزوری و دوام پلاتین را همزمان انجام دهد."

محققان جورجیا تکنیک یک استراتژی متفاوت را امتحان کرده اند. در این مطالعه ، که در تاریخ 18 سپتامبر در مجله منتشر شد مواد کاربردی پیشرفته آنها با حمایت بنیاد ملی علوم ، ایجاد چندین سیستم که از غشاهای نازک پلاتین پشتیبانی شده توسط لایه ای از گرافن پشتیبانی می شوند را توصیف می کنند – به طور موثر افزایش کل سطح پلاتین موجود برای واکنش های کاتالیزوری و استفاده از مقدار بسیار کمتری از فلز گرانبها.

اکثر سیستم های کاتالیزوری مبتنی بر پلاتین از نانوذرات فلز به طور شیمیایی به یک سطح پشتیبان استفاده می کنند ، جایی که اتم های سطح ذرات بیشترین عمل کاتالیزوری را انجام می دهند و پتانسیل کاتالیزوری اتم های زیر سطح دقیقا مانند اتم های سطح استفاده نمی شود ، در هر صورت.

کاتالیزورهای سلول سوختی پلاتین-گرافن در مقادیر زیادی از پلاتین در مقادیر زیاد ثبات بالایی را نشان می دهند

این نمودار نشان می دهد که چگونه لایه گرافن به رنگ خاکستری قهوه ای و پایداری دو لایه اتمی پلاتین بالا به رنگ آبی نشان داده شده است. اعتبار: جی ایل چوی

علاوه بر این ، محققان نشان دادند که فیلمهای جدید پلاتینیوم با حداقل دو اتم ضخیم تر از نانوذرات پلاتین در انرژی تجزیه ، اندازه گیری هزینه انرژی برای جابجایی اتم پلاتین سطحی است. این اندازه گیری نشان می دهد که این فیلم ها می توانند سیستم های انگیزشی بلند مدت ایجاد کنند.

محققان برای تهیه فیلم های نازک اتمی ، از فرآیندی به نام رسوب لایه اتمی الکتروشیمیایی استفاده کردند تا تک لایه پلاتین را روی یک لایه گرافن بسازند و نمونه هایی را تهیه کنند که حاوی یک ، دو یا سه لایه اتمی باشد. محققان سپس نمونه ها را برای انرژی تفکیک آزمایش کرده و نتایج را با انرژی یک اتم پلاتین واحد روی گرافن و همچنین انرژی حاصل از سازندهای رایج نانوذرات پلاتین مورد استفاده در کاتالیزورها مقایسه کردند.

"سوال اصلی در قلب این کار این بود که آیا ترکیب پیوند فلزی و کووالانسی می تواند اتم های پلاتین موجود در پلاتین و گرافن را مخلوط کند و نسبت به همتای های پلاتین آنها در مقادیر زیادی که در کاتالیزورها استفاده می شوند ، پایدارتر از مقادیر زیادی باشد." Seong Sun Jang ، استاد دانشیار دانشکده علوم و مهندسی مواد ، "پیوند فلزی".

محققان دریافتند که پیوند بین اتمهای پلاتین مجاور در فیلم اساساً نیروها را با پیوند بین فیلم و لایه گرافن ترکیب می کند تا تقویت را در سراسر سیستم فراهم کند. این به ویژه در فیلم پلاتینی که دو اتم ضخامت داشت ، صادق بود.

المگیر گفت: "فیلم های فلزی با ضخامت کمتری معمولاً ناپایدار هستند زیرا پیوندهای بین آنها جهت دار نیستند و تمایل دارند در بالای یکدیگر کشیده شوند و آگلومره برای تشکیل ذره ای بکشند." "اما این در مورد گرافن صحیح نیست ، که به صورت دو بعدی حتی با ضخامت یک اتم نیز پایدار است ، زیرا پیوندهای جهت دار کووالانسی بسیار قوی را بین اتمهای مجاور خود دارد. بنابراین این سیستم کاتالیزوری جدید می تواند همبستگی جهت گرافن را برای حمایت از یک فیلم نازک بالا ببرد. از پلاتین. "

تحقیقات آینده شامل تست های بیشتر در مورد چگونگی رفتار فیلم ها در یک محیط انگیزشی است. محققان در تحقیقات قبلی در مورد فیلم های گرافن پلاتین دریافتند که این ماده به طور مشابه در واکنش های کاتالیزوری رفتار می کند بدون توجه به اینکه کدام طرف – گرافن یا پلاتین – سطح فعال در معرض آن است.

وی گفت: "در این پیکربندی ، گرافن به عنوان یک موجود جداگانه از پلاتین کار نمی کند." "آنها با هم کار می کنند. بنابراین ما فکر می کنیم اگر سمت گرافن را نشان دهید ، همان فعالیت کاتالیزوری را بدست می آورید و می توانید از پلاتین بیشتر محافظت کنید ، که می تواند دوام بیشتری را تقویت کند."


لنگرهای سلنیوم می توانند دوام کاتالیزورهای سلول سوختی پلاتین را بهبود بخشند


اطلاعات بیشتر:
جی ایل چوی و همکاران ، فیلم هسته ای نازک Pt با رفتار Supra سست از طریق گرافن – Epitaxy Imposed، مواد کاربردی پیشرفته (2019) DOI: 10.1002 / adfm.201902274

ارسال شده توسط
انستیتوی فناوری جورجیا




استناد:
کاتالیزورهای سلول سوختی پلاتین و گرافن پایداری برتر پلاتین را در مقادیر زیادی نشان می دهد (2019 ، 18 سپتامبر)
برگرفته شده در 18 سپتامبر 2019
از https://phys.org/news/2019-09-platinum-graphene-fuel-cell-catalysts-superior.html

این سند مشمول حق چاپ است. جدا از هرگونه معاملات منصفانه به منظور مطالعه و تحقیق خود ، خیر
بخشی را می توان بدون اجازه کتبی تکثیر کرد. محتوا فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه می شود.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن