Nowe badanie przeprowadzone przez Uniwersytet w Buffalo wprowadza wodór do produkcji katalizatorów z żelaza, azotu i węgla, co skutkuje znacznym poprawieniem trwałości i wydajności, zbliżając się do osiągów platyny w ogniwach paliwowych. Odkryto, że dodanie wodoru do katalizatorów z żelaza, azotu i węgla może istotnie obniżyć koszty ekologicznych ogniw paliwowych.
Badacze od wielu lat pracowali nieustannie, aby znaleźć alternatywy dla drogich metali, takich jak platyna, do zastosowania w ogniwach paliwowych. Ich wysiłki skupiały się na badaniu różnych kombinacji trzech łatwo dostępnych i tańszych materiałów: żelaza, azotu i węgla.
Jednak podróż była trudna, ponieważ osiągnięcie równowagi między trwałością a wydajnością w tych katalizatorach z żelaza, azotu i węgla okazało się trudne. Pomimo, że udało się stworzyć katalizator o długotrwałej skuteczności lub o wysokiej wydajności, jednoczesne osiągnięcie obu cech było znacznym wyzwaniem.
Nowe badanie pod kierownictwem Uniwersytetu w Buffalo może zaproponować rozwiązanie. W czasopiśmie „Nature Catalysis” badacze donoszą, że dodanie wodoru do procesu produkcji katalizatorów tworzy silny i skuteczny katalizator, który zbliża się do osiągów platyny.
To odkrycie stanowi ważny krok w kierunku użycia technologii ogniw paliwowych jako źródła niezanieczyszczonej energii elektrycznej dla samochodów, ciężarówek, pociągów, samolotów i innych pojazdów o dużym obciążeniu.
Podczas procesu produkcji, zwanej pirolizą, badacze łączyli cztery atomów azotu z żelazem w komorze o bardzo wysokiej temperaturze. Następnie zatopiono ten materiał w kilku warstwach grafenu, który jest wytrzymałą, lekką i elastyczną formą węgla.
W porównaniu do tradycyjnych komórki tlenowych, produkowany katalizator osiągał wyższą wydajność i wykazywał większą wytrzymałość. To oznacza kolejny krok w kierunku celu Departamentu Energii na rok 2025.
Badanie to było wspierane przez Departament Energii USA i prowadzone przez zespół badawczy, w którego skład wchodzili uczestnicy z różnych organizacji badawczych, w tym Uniwersytetu w Buffalo oraz Uniwersytetu Pittsburgh.
To innowacyjne ulepszenie katalizatorów otwiera nowe możliwości dla rozwoju ekologicznych ogniw paliwowych i przyczynia się do realizacji celów zrównoważonego rozwoju.
Sekcja FAQ oparta na głównych tematach i informacjach przedstawionych w artykule:
1. Jakie materiały zostały użyte do stworzenia nowego katalizatora?
Odpowiedź: Do stworzenia nowego katalizatora użyto żelaza, azotu i węgla.
2. Jaki jest cel dodawania wodoru do katalizatorów?
Odpowiedź: Dodanie wodoru ma na celu poprawienie trwałości i wydajności katalizatorów, zbliżając się do osiągów platyny w ogniwach paliwowych.
3. Jakie są korzyści wynikające z zastosowania nowego katalizatora?
Odpowiedź: Korzyści wynikające z zastosowania nowego katalizatora to obniżenie kosztów ekologicznych ogniw paliwowych oraz możliwość wykorzystania technologii ogniw paliwowych jako źródła niezanieczyszczonej energii elektrycznej dla różnych pojazdów.
4. Jakie wyzwania napotkali badacze w pracach nad alternatywami dla platyny w ogniwach paliwowych?
Odpowiedź: Badacze napotkali trudności w osiągnięciu równowagi między trwałością a wydajnością w katalizatorach z żelaza, azotu i węgla.
Terminologia i jargon użyty w artykule:
1. Katalizator – substancja, która przyspiesza reakcję chemiczną bez trwałej zmiany w swoim składzie chemicznym.
2. Ogniwo paliwowe – urządzenie, które generuje energię elektryczną poprzez reakcję chemiczną między paliwem (takim jak wodór) a tlenem.
3. Platyna – drogi metal stosowany jako katalizator w ogniwach paliwowych ze względu na swoją trwałość i wydajność.
4. Piroliza – proces chemiczny, w którym materiał organiczny jest rozkładany pod wpływem wysokiej temperatury w warunkach beztlenowych.
Sugerowane powiązane linki:
1. University at Buffalo – strona internetowa Uniwersytetu w Buffalo
2. Department of Energy – strona internetowa Departamentu Energii USA.
The source of the article is from the blog mgz.com.tw