Küresel hidrojen enerjisi kullanımı, özellikle yakıt hücresi teknolojisinin kademeli olgunlaşması, gelecekteki enerji geçişinin şafağını görmemize izin veriyor, ancak yakıt hücreleri pahalı platin metale dayandığından, yakıt hücrelerinin büyük ölçekli tanıtımına engel teşkil ediyor.

Amerikan Argonne Deneyi, ultra düşük platin yükleme ve platin içermeyen destek kullanarak yakıt hücresi maliyetini, faaliyetini ve dayanıklılık hedeflerini karşılamak için yeni bir katalizör tasarımı geliştirdi.

Bilimsel keşif asla durmaz

Bilim adamları, mevcut cihazlara kıyasla yalnızca dörtte biri platin içeren yakıt hücreleri için oldukça aktif ancak kararlı bir katalizör belirlediler. Platin, bu yakıt hücrelerindeki reaksiyonları desteklemek için gereklidir. Ancak bu değerli metal hem nadir hem de pahalıdır. Platin kobalt parçacıkları ile değerli metal içermeyen taşıyıcı arasındaki etkileşim, performansı artırmaya yardımcı olur.

Yakıt hücresi endüstrisi üzerindeki etkisi

Proton değişim membranlı yakıt hücresi (PEMFC) yüksek verime sahiptir. Hafif ve ağır araçların gelecekteki güç sistemini temsil ediyorlar. Otomotiv endüstrisinde, içten yanmalı motorlardan yakıt hücrelerine kapsamlı geçiş, daha düşük malzeme maliyetleri ve daha iyi yakıt hücresi performansı gerektirir. Bu çalışmada belirlenen katalizörde kullanılan platin miktarı önemli ölçüde azaltılır ve böylece maliyetler azalır. Yeni malzemeler ayrıca 2025 yılında Enerji Bakanlığı için birden fazla yakıt hücresi performans hedefini aşıyor.

Platinin sağladığı yüksek aktivite ve stabiliteyi korurken, katalizördeki platin içeriğini azaltmaya yönelik yenilikçi yöntemler büyük ilgi gördü. Şu anda, pahalı metaller, oksijenin su oluşturmak için ayrışması da dahil olmak üzere, proton değişim membranlı yakıt hücrelerindeki çeşitli reaksiyonları katalize etmede hayati bir rol oynamaktadır.

Argonne Ulusal Laboratuvarı Nanomalzemeler Merkezi (CNM), ABD Enerji Bakanlığı'nın Bilim Kullanıcı Tesisleri Ofisi'dir. Bilim adamları, bu araştırmayı ilerletmek için Argonne Üniversitesi, Purdue Üniversitesi ve Şangay Jiaotong Üniversitesi'nden bilim adamları ve mühendislerle işbirliği yapmaktadır. Ekip katalizörü ürettikten sonra, ekip onu karakterize etmek için CNM'nin sapma düzeltmesini, yüksek çözünürlüklü transmisyon elektron mikroskobunu ve Argonne Advanced Photon Source'un spektroskopi yeteneklerini kullandı ve CNM'nin karbonunu (yüksek performanslı bir hesaplama kümesi) kullandı. ) Modellenmiştir. Ekip birlikte, platin-kobalt nanopartikülleri ve platin grubu metal içermeyen (platin grubu metal içermeyen) bir matris içeren işbirliğine dayalı bir katalitik sistem geliştirdi.

Sentez işlemi, kobalt içeren gözenekli metal organik çerçevenin kobalt, nitrojen ve karbon içeren katalitik olarak aktif bir substrata dönüştürülmesini ve bunun nano metal kristallerle değiştirilmesini ve ardından çekirdek-kabuk yapısına sahip platin-kobalt nanopartiküller oluşturmak için platin eklenmesini içerir. Bu, elektron mikroskobu ölçümü ile doğrulanır. Bu katalizörler ağırlıkça sadece yaklaşık% 3 platin içerirken, ticari yakıt hücresi katalizörleri% 20 ila% 30 platin içerir. Ekip, katalizörün performansını PEMFC çalışma koşulları altında değerlendirdi. Sonuçlar katalitik aktivite (1,08 ila 1,77 a mgpt-1 değerleri, DOEnin 2025te 0,44 a mgpt-1 hedefini aşan değerler) ve dayanıklılık (30,000 voltaj döngüsünden sonra başlangıç değerinin% 64ünü koruyarak) gösterdi. Hesaplamalı model, platin kobalt nanopartikülleri ve platin olmayan grup metal sahaları arasındaki etkileşimin gelişmeye katkıda bulunduğunu ortaya koymaktadır.

Fon tanıtımı

Enerji Bakanlığı (DOE) Yakıt Hücresi Teknolojisi Ofisi, bu çalışmayı Enerji Verimliliği ve Yenilenebilir Enerji Ofisi, DOE Temel Enerji Bilimi, Kimya, Biyoloji ve Yer Bilimleri Bölümü Ofisi ve DOE Lisansüstü Araştırma Programı Ofisi; Çinin Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı. Bu çalışma kısmen ABD Enerji Bakanlığı'nın Bilim Kullanıcı Tesisleri Ofisi Nanomalzemeler Merkezinde gerçekleştirildi ve ABD Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi tarafından desteklendi. Gelişmiş foton kaynakları ve Ulusal Enerji Araştırma Bilimsel Hesaplama Merkezini kullanan bu iki bilimsel kullanıcı tesisi ofisi, Enerji Bakanlığı, Bilim Ofisi ve Temel Enerji Bilimi Ofisi tarafından desteklenmektedir.

Huawei'nin küresel işi engelleniyor ve Nokia tehlikeden yararlanıyor. Huawei'yi geçebilir mi?

Avrupa neden elektrikli araçlar geliştirmeye çalışıyor? Asya'ya yetişebilir misin? Geleceğin pazarına hakim mi?

Nihayet, Huaweinin küresel teknoloji ekosistemindeki statüsünün başarısız olamayacak kadar büyük olduğu uluslararası olarak kabul edildi.

Çinli bilim adamları, hafif enerjinin ve biyokütlenin dizele ve hidrojene dönüştürülebileceğini keşfettiler mi? inanıyorum

Japon hükümeti plastiği elektrik ve hidrojen teknolojisine getirdi Bu atık kullanım teknolojisi uygulanabilir mi?

Güneş enerjisi, rüzgar enerjisi, pil teknolojisi hala 10 trilyon ABD dolarına ihtiyaç duyuyor, aksi takdirde karbon emisyonlarını azaltmak zor olacak

Japonya sudan hidrojen üretimi de yapıyor mu? Sudan hidrojen yapmak mümkün müdür, neden kimse sorgulamadı?

Uluslararası Enerji Ajansının en son hidrojen raporu ezber bozuyor: Hidrojen enerjisi sorunuyla nasıl başa çıkmalıyız?

Toyota bir hidrojen taksi ekibi kurdu ve yakıt hücresi olgun mu? Hollanda'da ilk "yengeç" yiyen?

Elektrikli otomobil devrimi henüz bitmedi mi? Elektrikli uçakların yeni çağı yeniden başlamak üzere, güvenilir mi?

SpaceX'in Falcon Heavy roketi başarıyla fırlatıldı, bu sefer özel bir uydu taşıdı

Almanya yeni hidrojen istasyonları ekledi, Avrupa'da hidrojen enerjisi kullanımı istikrarlı bir şekilde inşa edildi ve hidrojen uygulamaları olgunluğa mı yaklaşıyor?