Mataas na pagganap solong mga catalista ng atom na binuo para sa mataas na temperatura fuel cells

Konseptwal na diagram ng isang solong katalista na binuo ng mga siyentista ng KIST. Kredito: Korea Institute of Science and Technology (KIST)

Ang mga indibidwal na mga atomo ng Pt ay nakikilahok sa mga reaksiyong catalytic upang mapabilis ang proseso ng elektrod hanggang sa 10 beses. Walang asawa-atomo Ang mga catalista ng Pt ay matatag sa 700 degree Celsius at inaasahang pasiglahin ang komersyalisasyon ng mga susunod na salinlahi na nababaligtad na mga fuel cell.

Hindi tulad ng mga pangalawang baterya, na kailangang muling magkarga, ang mga fuel cell ay isang uri ng sistemang pagbuo ng kuryente na palakaibigan sa kapaligiran na direktang gumagawa ng kuryente mula sa mga electrochemical na reaksyon na gumagamit ng hydrogen bilang fuel at oxygen bilang oxidizing agent. Mayroong iba’t ibang mga uri ng mga fuel cell na naiiba sa temperatura ng pagpapatakbo at mga materyal na electrolytic. Kabilang sa mga ito, ang pagtaas ng pansin ay binabayaran sa solidong oksido fuel cell (SOFC), na gumagamit ng isang ceramic electrolyte. Dahil nagpapatakbo ito sa mataas na temperatura sa paligid ng 700 degree Celsius, nag-aalok ito ng pinakamataas na kahusayan sa iba’t ibang mga fuel cell at maaari ding magamit upang makabuo ng hydrogen sa pamamagitan ng pagkabulok ng singaw. Ang karagdagang mga pagpapabuti sa pagganap ng cell ay kinakailangan upang gawing komersiyal ang teknolohiyang ito, at ang mga bagong materyales na catalytic na may mataas na temperatura ay inaasahan na inaasahan.

Ang mga catalst na batay sa Platinum (Pt) sa gayon ay nagpapakita ng mahusay na pagganap sa mga reaksyon ng fuel cell electrode. Sa partikular, ang mga monoatomic Pt catalist ay aktibong iniimbestigahan dahil sa kanilang natatanging pagpapaandar. Gayunpaman, sa mataas na temperatura, ang mga atomo ng Pt ay hindi matatag at madaling magsama. Ang mga nag-iisang catalst ng atom na samakatuwid ay ginagamit lamang sa mababang mga fuel fuel cell, tulad ng polymer at electrolyte membrane fuel cells, na ginagamit para sa mga de-koryenteng sasakyan ng hydrogen.

Mga catalista ng Single-Atom Pt / Ceria

(kaliwa) solidong oksido fuel cell electrode (gitna) isang solong katalista na nabuo sa ibabaw sa loob ng elektrod. (kanan) platinum atom dispersed sa isang catalytic ibabaw (maliwanag na lugar: platinum atom)
Kredito: Korea Institute of Science and Technology (KIST)

Sa ilalim ng mga pangyayaring ito, ang koponan ng pananaliksik na nasa bahay ay gumawa ng isang katalista na nangangailangan lamang ng isang maliit na halaga ng platinum upang makabuluhang mapabuti ang pagganap at maaaring gumana nang matatag sa mataas na temperatura. Korean Institute of Science and Technology (BOX) iniulat na sinabi ni Dr. Si Kyung-Joong Yoon at mananaliksik na si Ji-Su Shin ng Center for Energy Materials Research kasama si Propesor Yun-Jung Lee ng Hanyang University (Hanyang University, Pangulo ng Woo-Seung Kim) ay bumuo ng isang monoatomic Pt catalyst na maaaring magamit para sa SOFC.

Sinabi ni Dr.  Kyung-Joong Yoon

Sinabi ni Dr. Kyung-Joong Yoon mula sa Center for Energy Materials Research, KIST. Kredito: Korea Institute of Science and Technology (KIST)

Sa kanilang pagsasaliksik, ang buong mga atom ng platinum ay pantay na ipinamamahagi at nag-iisa nang gumana nang walang pagsasama-sama kahit sa mataas na temperatura. Ito ay eksperimentong ipinakita upang madagdagan ang rate ng reaksyon ng elektrod nang higit sa 10 beses. Maaari din itong gumana nang higit sa 500 oras, kahit na sa mataas na temperatura hanggang sa 700 degree Celsius at 3-4 beses na nagpapabuti sa pagganap sa pagbuo ng elektrisidad at paggawa ng hydrogen. Inaasahang mapapabilis ang komersyalisasyon ng mga solidong oksido fuel cells (SOFCs), mga susunod na henerasyon na berdeng fuel cells.

Ang monoatomic catalyst na magkakasamang binuo ng koponan ng pagsasaliksik ng KIST-Hanyang University ay ginawa sa pamamagitan ng pagsasama ng mga platinum atoms at cerium dioxide (Ce) nanoparticle. Ang bawat atom ng platinum ay indibidwal na nakakalat sa ibabaw ng cerium dioxide nanoparticles, at ang matibay na bono ay nagpapanatili ng kalat na estado ng mga atom nang matagal kahit sa mataas na temperatura, pinapayagan ang lahat ng mga atom ng platinum na lumahok sa reaksyon. Ito naman ay ginagawang posible upang lubos na mapagbuti ang rate ng reaksyon ng elektrod habang pinapaliit ang dami ng ginamit na platinum.

Para sa produksyon, ang isang solusyon na naglalaman ng mga ion ng platinum at cerium ay na-injected sa SOFC electrode, at ang mga catalista ay na-synthesize kapag ang fuel cell ay pinapatakbo sa isang mataas na temperatura. Dahil ang pag-iniksyon ng elektrod ay madaling maisagawa nang walang anumang mga espesyal na kagamitan, inaasahan na ang bagong nabuong katalista ay madaling mailapat sa umiiral na mga proseso ng pagmamanupaktura ng fuel cell.

Sinabi ni Dr. Si Kyung-Joong Yoon ng KIST ay nagsabi: “Ang katalista na binuo sa pag-aaral na ito ay maaaring magamit sa isang malawak na hanay ng mga solidong oksido fuel cell at mga halamang electrochemical na may mataas na temperatura na gumagamit ng isang simple at simpleng proseso ng mababang gastos, kaya inaasahan na mapabilis ang pag-unlad ng environmentally friendly na produksyon at susunod na henerasyon na pag-iimbak ng enerhiya. “Dahil sa ang katunayan na ang isang monoatomic catalyst ay maaaring gumana nang matatag kahit sa temperatura na 700 degree Celsius o mas mataas, ang larangan ng aplikasyon nito ay lalawak nang malaki, kasama na ang mga reaksyong thermochemical na may mataas na temperatura at mga reaksyong electrochemical na mataas ang temperatura.”

Sanggunian: “Lubhang aktibo at thermally stable monoatomic catalysts para sa mataas na temperatura na mga halaman na electrochemical”, ni Jisu Shin, Young Joo Lee, Asif Jan, Sung Min Choi, Mi Young Park, Sungjun Choi, Jun Yeon Hwang, Seungki Hong, Seung Gyu Park, Hye Jung Chang, Min Kyung Cho, Jitendra Pal Singh, Keun Hwa Chae, Sungeun Yang, Ho-Il Ji, Hyoungchul Kim, Ji-Won Son, Jong-Ho Lee, Byung-Kook Kim, Hae-Weon Lee, Jongsup Hong, Sina Yun Jung Lee at Kyung Joong Yoon, Agosto 14, 2021, Enerhiya at agham sa kapaligiran.
DOI: 10.1039 / D0EE01680B

Ang pag-aaral na ito ay isinasagawa sa isang gawad mula sa Ministry of Science and ICT (MSIT) sa ilalim ng Institutional Research and Development Program na KIST at Program ng Korean Research Foundation para sa Development of Technologies in Response to Climate Change. Ang dokumentong ito ay nai-publish sa pinakabagong isyu ng journal Energy & Environmental Science (KUNG: 30,289, pinakamahusay na 0.189% sa JCR).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.