El futuro exitoso de las celdas de combustible se basa en mejorar el rendimiento de los catalizadores que usan. Las nanopartículas de oro se han citado como una solución ideal, pero la creación de un catalizador uniforme y útil ha resultado difícil. Sin embargo, un equipo de investigadores de la Universidad Internacional de KyushuInstituto de Investigación de Energía Neutral en Carbono I 2 CNER ideó un método para usar un nuevo tipo de soporte de catalizador.
En una potencial tecnología innovadora para celdas de combustible, un artículo publicado recientemente en Informes científicos muestra cómo envolver un soporte de grafeno en un polímero especialmente preparado proporciona una base ideal para hacer catalizadores de nanopartículas de oro altamente activos y uniformes.
Las celdas de combustible producen electricidad directamente a partir de la oxidación separada del combustible y la reducción de oxígeno. El único subproducto del proceso es el agua, ya que las celdas de combustible no producen gases de efecto invernadero y se consideran esenciales para un futuro de energía limpia..
Sin embargo, la velocidad a la que se puede producir electricidad en las celdas de combustible está limitada, especialmente por la reacción de reducción de oxígeno ORR, que debe catalizarse en aplicaciones prácticas. Aunque los catalizadores actuales basados en platino aceleran la reacción, su propensión inútiltambién catalizan otras reacciones, y su sensibilidad al envenenamiento por los reactivos limita su utilidad general. A pesar de que el oro en masa es químicamente inerte, las nanopartículas de oro son sorprendentemente efectivas para catalizar la reacción de reducción de oxígeno sin los inconvenientes asociados con sus contrapartes de platino.
Sin embargo, la creación de catalizadores de nanopartículas de oro de tamaño uniforme ha resultado problemática. Los métodos de fabricación anteriores han producido catalizadores con tamaños de nanopartículas que eran demasiado grandes o demasiado distribuidos para uso práctico. Mientras tanto, los esfuerzos para regular el tamaño de partícula tendieron a restringir la actividad del oroo hacer catalizadores menos estables.
"Crear partículas pequeñas y bien controladas significaba que teníamos que centrarnos en la nucleación de partículas y el crecimiento de partículas", dice el autor principal y correspondiente Tsuyohiko Fujigaya. "Al envolver el soporte en el polímero de polibencimidazol que desarrollamos con éxito con platino, creamos unentorno de soporte mucho mejor para las nanopartículas de oro ".
El equipo también probó el rendimiento de estas nuevas estructuras catalizadoras. Sus catalizadores tenían el sobrepotencial más bajo jamás reportado para este tipo de reacción. "El sobrepotencial es un poco como el tamaño de la chispa que necesita para iniciar un incendio", coautor NaotoshiNakashima dice: "Aunque obviamente estamos satisfechos con la uniformidad de los catalizadores, los resultados de rendimiento muestran que esto realmente podría ser un gran avance para la reacción de ORR y quizás también para las celdas de combustible".
El artículo "Crecimiento y deposición de nanoclusters de Au en grafeno envuelto en polímero y su actividad de reducción de oxígeno" se publicó en Informes científicos
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Materiales proporcionados por Universidad de Kyushu, I2CNER . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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