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.

<< Назад: Передовые аккумуляторы для электромобилей от QuantumScape 12.12.2020

>> Вперед: Раздвижные двери из прозрачных OLED-дисплеев 11.12.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Видеокарта ASUS GeForce GTX 780 DirectCU II OC 16.06.2013 На прошедшей в Тайбэе международной выставке Computex 2013 компания ASUSTeK Computer впервые показала видеокарту ASUS GeForce GTX 780 DirectCU II OC на базе созданного по 28-нм проектным нормам чипа GK110 с 2304 ядрами CUDA и архитектурой Kepler. А теперь в Сеть попала более подробная информацию о технических характеристиках этой оригинальной по исполнению и фабрично разогнанной модели. Новинка изготовлена на печатной плате альтернативного дизайна под шину PCI Express 3.0 x16. Для повышения разгонного потенциала разработчики оснастили свой продукт мощной подсистемой питания DIGI+ VRM, а также применили при производстве концепцию ASUS Super Alloy Power, отдав предпочтение только качественным и надёжным компонентам. Обеспечением оптимального температурного режима занимается усовершенствованная фирменная система активного воздушного охлаждения DirectCU II, прикрытая сверху чёрной крышкой с красными акцентами. Этот двухслотовый кулер конструктивно состоит из массивного алюминиевого радиатора, нескольких медных тепловых трубок толщиной 8 мм и 10 мм, вступающих в прямой контакт с поверхностью GPU, а также двух вентиляторов, один из которых с технологией CoolTech для создания большего воздушного потока. На обратной стороне PCB закреплена дополнительная теплоотводящая пластина. Объём имеющейся на борту памяти GDDR5 с 384-битным интерфейсом и частотой 6008 МГц равен 3072 Мбайт. Базовая частота графического ядра установлена на отметке 889 МГц и силами технологии NVIDIA GPU Boost 2.0 может динамически повышаться до 941 МГц. Ускоритель совместим с DirectX 11.1 и поддерживает технологии NVIDIA FXAA, NVIDIA TXAA, NVIDIA Adaptive VSync, NVIDIA CUDA, NVIDIA PhysX, NVIDIA SLI, NVIDIA 3D Vision Surround. На задней панели расположены два разъёма DVI, порт HDMI и выход DisplayPort.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026