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多壁碳纳米管可能最终取代昂贵的铂催化剂

来源:hao123音乐网 编辑:冰雪巴德 时间:2019-08-05 点击:9871
斯坦福大学的研究人员已经找到了一种方法来帮助降低燃料电池内使用的催化剂的成本。通过使用外面有缺陷和杂质的多壁碳纳米管,科学家们相信它们最终可能能够取代燃料电池和金属空气电池中使用的一些昂贵的铂催化剂。

燃料细胞利用化学物质来发电。例如,它们用于保持轨道空间站中宇航员的灯光。他们在各种领域都有承诺,例如燃料电池汽车。但是细胞内使用的催化剂价格昂贵,已经成为广泛使用的障碍。

现在,斯坦福大学的纳米级研究已经找到了降低成本的方法。<据报道,他们的研究结果发表了在5月27日的“自然纳米技术”杂志的网络版上。

&ldquo;白金非常昂贵,因此对于大规模的商业化来说是不切实际的。斯坦福大学化学教授,该研究的合着者戴宏杰说。“开发低成本替代品已成为几十年来的主要研究目标。”

在过去五年中,铂金的价格从略低于800美元到超过2200美元/盎司不等最有前途的低成本铂金替代品是碳纳米管&ndash的;卷起的纯碳卷,称为石墨烯,是一种原子厚度,比人类头发窄10,000倍。碳纳米管和石墨烯是优良的电导体,生产起来相对便宜。

在这项研究中,斯坦福大学的研究小组使用了由两个或三个同心管组成的多壁碳纳米管。科学家表明,破坏外壁,同时保持内壁完整,增强纳米管的催化活性,但不会干扰其导电能力。

&lt;一个典型的碳纳米管缺陷很少,&rdquo;的斯坦福大学博士后研究员,该研究的主要作者李延光说。&ldquo;但缺陷实际上对促进催化位点的形成和使纳米管对催反应非常活跃非常重要。

解压缩

对于这项研究,李和他的合作 - 工人在化学溶液中处理多壁纳米管。显微分析显示,处理导致外部纳米管部分解压缩并形成纳米级石墨烯片,这些片状物粘附在内部纳米管上,内部纳米管基本保持完整。

&lt; ldquo;我们发现添加了少量铁和氮杂质外壁对催化反应非常活跃,“戴说。&ldquo;但内部保持其完整性,为电子移动提供了一条路径。您希望外部非常活跃,但您仍希望具有良好的导电性。如果你使用单壁碳纳米管你就不会有这个优势,因为墙上的损坏会降低电性能。“

在燃料电池和金属空气电池中,铂催化剂用作发展纳米管的“研究人员最近将实验纳米管催化剂样品送到燃料电池专家进行测试。” &ldquo;我们的目标是生产一种能量密度非常高,可以持续很长时间的燃料电池。李说。

多壁纳米管也可[锂空气电池因超高电池而令人兴奋理论能量密度,是当今最好的锂离子技术的10倍以上,戴说。&ldquo;但开发的绊脚石之一就是缺乏高性能,低成本的催化剂。碳纳米管可能是目前正在使用的铂,钯和其他贵金属催化剂的绝佳替代品。

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