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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Комплект Patton CopperLink 1101 08.01.2017 Компания Patton Electronics, специализирующаяся на выпуске сетевого оборудования, объявила о начале поставок удлинителей Power-over-Ethernet (PoE) серии CopperLink 1101. По словам производителя, комплекты Patton CopperLink 1101 существенно расширяют возможности по установке оборудования, подключаемого по PoE, включая точки беспроводного доступа, камеры, телефоны, осветительные приборы, информационные табло, промышленные датчики и счетчики, а также контроллеры отопления и вентиляции, считыватели карт и другие конечные устройства Ethernet. К достоинствам CopperLink 1101 относится степень защиты IP67. Удлинители, рассчитанные на наружную установку, поддерживают скорости Ethernet 10/100 Мбит/с и подачу до 15 Вт мощности (802.3af) на расстояние до 915 м по двухжильному телефонному проводу или коаксиальному кабелю. Отметим, что обычное подключение PoE требует четырехжильного соединения.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025