Un grupo de investigación del Instituto de Ingeniería de Procesos IPE, la Academia de Ciencias de China informó recientemente sobre el desarrollo de una nueva tecnología para impulsar el rendimiento de las celdas de combustible de metanol directo DMFC utilizando metanol de alta concentración como combustible, arrojando algo de luz sobreEl diseño de fuentes de energía alternativas limpias y asequibles para dispositivos eléctricos portátiles.
Cuando el metanol, el combustible de los DMFC, cruza desde el ánodo al cátodo a través de la membrana de intercambio de protones PEM, el rendimiento de la pila de combustible se degrada significativamente, creando un problema importante para la comercialización de DMFC. Comúnmente, los científicos usan varias estrategiaspara mejorar el rendimiento de DMFC a altas concentraciones de metanol. Esto incluye mejorar el sistema de alimentación de combustible, el desarrollo de la membrana, la modificación de los electrodos y la gestión del agua.
"Estas estrategias convencionales no superan fundamentalmente el obstáculo clave, pero inevitablemente complican el diseño de DMFC y, por lo tanto, aumentan su costo", dijo YANG Jun, profesor de IPE. Trabajando con FENG Yan, un estudiante de doctorado, y LIU Hui, unprofesor asistente, YANG utilizó electrocatalizadores selectivos para ejecutar un DMFC a concentraciones de metanol de hasta 15 M, un método alternativo para resolver el cruce de metanol en DMFC.
Los catalizadores anódicos y catódicos de los DMFC se basan comúnmente en platino Pt. Estos catalizadores no son selectivos para la reacción de oxidación de metanol MOR en el ánodo o la reacción de reducción de oxígeno ORR en el cátodo. Con un profundo conocimientode los mecanismos de las reacciones de los electrodos en DMFC, los investigadores diseñaron y produjeron electrocatalizadores heterogéneos a base de metales nobles con actividad catalítica mejorada y alta selectividad para MOR y ORR.
Alentadoramente, los DMFC funcionaron extremadamente bien con metanol de alta concentración como combustible al hacer uso suficiente de la singularidad estructural y los efectos de acoplamiento electrónico entre los diferentes dominios de los electrocatalizadores heterogéneos basados en metales nobles.
Los nanocompuestos de Au-Ag2S-Pt ternarios con estructuras núcleo-carcasa-carcasa muestran una selectividad de ánodo superior debido al acoplamiento electrónico entre sus diferentes dominios, mientras que las nanopartículas Au-Pd de núcleo-carcasa con capas delgadas de Pd exhiben una excelente selectividad catódica debido a la sinergiaefectos entre su núcleo Au y su capa delgada de Pd
El DMFC fabricado con catalizadores selectivos produce una densidad de potencia máxima de 89,7 mW cm-2 a una concentración de alimentación de metanol de 10 M, y mantiene un buen rendimiento a concentraciones de metanol de hasta 15 M.
"A continuación, vamos a optimizar el tamaño general de los catalizadores, por ejemplo, usando nanoclusters Au con diámetros finos como materiales de partida para mejorar aún más la actividad / selectividad para las reacciones DMFC", dijo YANG. De esta manera, las nuevas tecnologías seránser creado para ayudar a mejorar el diseño de sistemas DMFC más rentables y eficientes.
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Materiales proporcionado por Sede de la Academia de Ciencias de China . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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