Команда ученых в Национальной лаборатории Брукхавен, Американского Министерства энергетики, в сотрудничестве с исследователями от Университета Университета Делавэра и Иешивы, создала новый катализатор, который может помочь в создании топливных элементов с этанолом. Очень эффективный катализатор выполняет, два критических, и ранее недостижимых шага: окисление этанола и выработка экологически чистого вида энергии в реакциях топливного элемента.
Как батареи, которые никогда не садятся, водородные топливные элементы преобразовывают водород и кислород в воду и производят электричество. Однако, эффективное производство, хранение, и транспортировка водорода для использования топливного элемента не легко достигается. Как альтернативу, исследователи изучают срединения богатых водородом составов, например, использование жидкого этанола в устройстве, называемом прямым топливным элементом с этанола.
"Этанол - один из самых идеальных реагентов для топливных элементов,” говорит химик Брукхавена Радослав Адзик. "Легко получаемый, возобновимый, нетоксичный, относительно легко транспортирующийся и имеющий высокую плотность энергии. Кроме того, с некоторыми изменениями, мы могли снова использовать инфраструктуру, которая находится в настоящее время для хранения и распределения бензина.”
Главное препятствие к коммерческому использованию прямых топливных элементов этанола - медленное, неэффективное окисление молекулы, которое нарушает состав в иона водорода и электроны, которые необходимы, чтобы произвести электричество. Определенно, ученые были неспособны найти катализатор, способный к разрушению связей между атомами углерода в этаноле.
Но в Брукхавене, ученые нашли нужный катализатор. Он изготовлен из атомов платины и родия, которые нанесены на углеродную подложку с наночастицами диоксида олова, электрокатализатор команды исследователей способен к разрушению углеродистых связей при комнатной температуре и эффективно окисляет этанол в углекислый газ, как главный продукт реакции. Другие катализаторы, в сравнении, производят ацитальгиды и уксусную кислоту, как главные продукты, которые делают их неподходящими для производства энергии.
"Способность разрушать связь углерод-углерод и производить CO2 при комнатной температуре - новая особенность катализа,” сказал Адзик. "Нет никаких других катализаторов, которые могут достигнуть этого на практике." потенциалах.”
Структурные и электронные свойства электрокатализатора были определены, используя мощные рентгеновские методы на Синхротроне Брукхавена, которые были объединены с данными от исследований электронной микроскопии при Центре Функциональных Наноматериалов Брукхавена. Опираясь на эти исследования и вычисления, исследователи предсказывают, что высокая производительность их тройного катализатора следует из совместного взаимодействия между всеми тремя элементами – платины, родия и диоксида олова. Знание, которое может применяться для других альтернативных способов получения энергии.
"Эти полученные данные могут открыть новые возможности исследования не только для электрокатализатора и топливных элементов, но также и для многих других каталитических процессов,” сказал Адзик.
Затем, исследователи проверят новый катализатор в реальном топливном элементе, чтобы убедиться в его уникальных особенностях на практике.
|
