 Случайная новость из Архива Улучшение чистых метанольных топливных элементов
12.12.2020
Из-за множества экологических проблем, вызванных использованием ископаемого топлива, многие ученые во всем мире сосредоточены на поиске эффективных альтернатив. Хотя большие надежды возлагаются на водородные топливные элементы, реальность такова, что транспортировка, хранение и использование чистого водорода сопряжены с огромными дополнительными затратами, что усложняет этот процесс для современных технологий. Напротив, метанол (CH3O3), один из видов спирта, не требует хранения в холодильнике, имеет более высокую плотность энергии и его легче и безопаснее транспортировать. Таким образом, переход к экономике на основе метанола - более реалистичная цель.
Однако для производства электроэнергии из метанола при комнатной температуре требуется топливный элемент с прямым метанолом (DMFC) - устройство, которое пока предлагает некачественную производительность. Одной из основных проблем DMFC является нежелательная реакция "окисления метанола", которая происходит во время перехода метанола, "то есть, когда он проходит от анода к катоду. Эта реакция приводит к разрушению платинового (Pt) катализатора, который является важным для работы ячейки. Хотя были предложены определенные стратегии для смягчения этой проблемы, до сих пор ни одна из них не была достаточно хорошей из-за проблем со стоимостью или стабильностью.
Группа ученых из Кореи предложила креативное и эффективное решение. Они изготовили - с помощью относительно простой процедуры - катализатор, состоящий из наночастиц Pt, заключенных в углеродную оболочку. Эта оболочка образует почти непроницаемую углеродную сетку с небольшими отверстиями, вызванными дефектами азота. Хотя кислород, один из основных реагентов в DMFC, может достигать Pt-катализатора через эти "дыры", молекулы метанола слишком велики, чтобы пройти через них.
"Углеродная оболочка действует как молекулярное сито и обеспечивает селективность по отношению к желаемым реагентам, которые действительно могут достигать участков катализатора. Это предотвращает нежелательную реакцию ядер Pt", - объясняет профессор О Чжун Квон из Национального университета Инчхон (Корея), который руководил исследованием.
Ученые провели различные эксперименты, чтобы охарактеризовать общую структуру и состав приготовленного катализатора, и доказали, что кислород может пройти через углеродную оболочку, а метанол - нет. Они также нашли простой способ регулировать количество дефектов в оболочке, просто изменяя температуру на этапе термообработки. В последующих экспериментальных сравнениях их новый очищенный катализатор превзошел коммерческие Pt катализаторы, а также показал гораздо более высокую стабильность.
|
Рекомендуем интересные статьи раздела 
Смотрите другие статьи раздела 
Читайте и пишите полезные 