La consommation mondiale d'énergie d'hydrogène, en particulier dans la technologie des piles à combustible arrive à maturité, nous voyons l'aube de la future transition énergétique, mais parce que les piles à combustible reposent sur le métal de platine coûteux, pour la promotion de la pile à combustible à grande échelle pour former une barrière.
Argonne développement expérimental d'un nouveau design de catalyseur en utilisant le platine ultra-faible et le soutien de platine pour couvrir le coût des piles à combustible, l'activité et les objectifs de durabilité.
L'exploration scientifique ne cesse jamais
Les scientifiques ont déterminé pour une pile à combustible, un catalyseur d'activité élevée, mais stable, par rapport à l'appareil classique, ce catalyseur contient seulement un quart de la platine. Platinum pour favoriser la réaction de ces piles à combustible est essentiel. Cependant, les deux métaux précieux rares et coûteux. L'interaction entre la platine et de particules de cobalt métal non noble d'améliorer la performance du support.
Effet sur l'industrie des piles à combustible
pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) a un rendement très élevé. Ils représentent l'avenir des systèmes électriques pour les véhicules légers et lourds. Dans l'industrie automobile, une large gamme de transition du moteur à la pile à combustible nécessite un coût matériel plus bas et une meilleure performance de la pile à combustible. La détermination de la quantité de catalyseur au platine utilisé dans cette étude considérablement réduit, ce qui réduit les coûts. Le nouveau matériel est plus que les objectifs de performance des piles à combustible en 2025, le ministère de l'Énergie.
Des approches novatrices tout en maintenant une activité élevée et la stabilité fournie par le platine, ce qui réduit la teneur en platine du catalyseur a suscité un grand intérêt. À l'heure actuelle, catalyseur métallique coûteux dans une pile à combustible à membrane échangeuse de protons dans une variété de réactions (y compris la décomposition du gaz d'oxygène à l'eau forme) joue un rôle crucial.
Laboratoire national Nanomatériaux Centre Argonne (CMN) est le Département américain de l'énergie Bureau des installations des utilisateurs scientifiques, les scientifiques sont la coopération scientifiques et ingénieurs de l'Université Purdue et de l'Université Jiaotong de Shanghai et Argonne des universités, pour promouvoir l'étude. Après que le groupe de correction d'aberration pour la production du catalyseur, le groupe en utilisant l'Advanced Photon Source en Argonne CNM, transmission à haute résolution par microscopie électronique et les capacités ont été caractérisés par spectroscopie, et en utilisant du carbone CNM (un cluster de calcul haute performance ) ont été modélisés. L'équipe de collaboration pour développer un système de catalyseur comprenant des nanoparticules de platine et de cobalt substrat métaux du groupe du platine non-(exempt de métal du groupe du platine).
Procédé de synthèse comprenant le squelette métallo-organique poreux comprenant du cobalt converti en cobalt, de l'azote catalytiquement actif et le substrat de carbone et nano-modifié avec des cristaux de métal, suivi par l'addition de nanoparticules de platine Pt-Co formé structure de noyau et enveloppe. Elle est mesurée au microscope électronique a confirmé. Le catalyseur contient environ 3% en poids de platine, et le catalyseur de pile à combustible du commerce contenant 20% à 30% de platine. Le panel a évalué la performance du catalyseur dans les conditions de fonctionnement du PEMFC. Les résultats ont montré que l'activité catalytique (valeur de 1,08 à 1,77 d'un mg de Pt-1, plus de 2025 du Ministère de l'objectif de l'énergie 0,44 a mg de Pt-1), et la durabilité (en maintenant 64% de la valeur initiale après 30000 cycles de tension). modèle de calcul pour étudier l'interaction entre le platine et le cobalt nanoparticules de métal du groupe platine non-aide pour améliorer le site.
À propos du Fonds
Ministère de l'Énergie (DOE) la technologie de pile à combustible par l'Office de l'efficacité énergétique et des énergies renouvelables Bureau, DOE de base Energie Sciences, Chimie, Biologie et Sciences de la Terre Division du Bureau, Bureau DOE des sciences du programme de recherche universitaire pour soutenir ce travail, les programmes de recherche et de développement clés nationaux chinois Fondation nationale des sciences naturelles. Ce travail dans le cadre des DOE Office des installations des utilisateurs science nanomatériaux Center, et soutenu par le Département américain du Bureau des sciences de l'énergie. L'utilisation de la source de photons de pointe et la National Energy Research Scientific Computing Center, à la fois scientifique bureau de l'installation utilisateur, soutenu par le ministère de l'Énergie, Bureau de la science, Bureau des sciences de base de l'énergie.
