Uusi edullinen ja tehokas katalyytti

Jouduttanee polttokennoautojen kaupallistamista

Yhdysvaltain energiaministeriön Argonne National Laboratoryn tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen polttokennon katalyytin. Siinä käytetään runsaasti esiintyviä materiaaleja ja tutkijat ovat saaneet aikaan suorituskyvyn, joka on verrattavissa platinaan.

Jos siitä syntyisi kaupallisesti kannattava, uusi katalysaattori voisi korvata platinaa sähköautojen polttokennoissa. Näin voitaisiin pidentää sähköautojen ajomatkoja ja eliminoida akkujen latausongelmat.

Polttokennot tuottavat sähköä vedystä yhdessä ilman hapen kanssa. Ainoa jäte, joka leviää ympäristöön, on vesi. Mutta polttokennot ovat kalliita, sillä jalometalli platina tuottaa parhaiten tarvittavan vety-happi reaktion.

Argonnen polttokennokatalyytti korvaa suurimman osan platinasta epäjalolla metallilla. Uusi katalyytti korvaa kaiken platinan polttokennojen katodissa, joka yleensä vaatii neljä kertaa niin paljon platinaa kuin anodi.

Lisäksi uudenlainen elektrodirakenne korvaa perinteisen hiileen tukeutuvan rakenteen ja optimoi protonien ja elektronien virtausta polttokennossa sekä veden poistoa.

Saavutus perustuu menetelmään valmistaa erittäin tehokas nanokuituinen epäjalo metallikatalysaattori katodiseen hapen pelkistysreaktioon. Se valmistetaan sähkökehräyksellä polymeeriliuoksesta, joka sisältää rauta-organometallia ja metalli-orgaanisia kehysrakenteita (frameworks).

Lämpöaktivoinnin jälkeen uusi katalysaattori antaa ennätysmäisen tason katalyyttistä aktiviteettiä todellisissa polttokennotesteissä (3,3 A⋅cm-3 0,9 V).

"Uusi katalysaattori tarjoaa ainutlaatuisen hiili nano-verkkoisen arkkitehtuurin, joka on valmistettu mikrohuokoisista nanokuiduista, joita yhdistää toisiinsa makrohuokoiset kehysrakenteet", toteaa tutkimusta johtanut Di-Jia Liu tutkimuslaitoksensa tiedotteessa.

"Ei vain aktiiviset kohdat mikrohuokosten sisällä yksittäisissä kuiduissa katalysoi kemiallisia reaktioita tehokkaasti, vaan myös makrohuokoiset kuitujen välit kuljettavat hapen ja veden tehokkaasti kohti ja pois aktiivisia kohtia. Yhtenäinen nano-verkosto tekee myös katalyyttisen elektrodin erittäin johtavaksi varausten siirrolle."