Nanorészecske szív

Nanorészecske szív

Kép: Dong Su. A Brookhaven National Laboratory jóvoltából

Az etanol könnyen éghet a motorban magas hőmérsékleten, de az üzemanyagcellák szobahőmérsékleten működnek. Itt jönnek be az olyan nanorészecskék, mint ez a szív alakú, amely három fém – platina, irídium és ón – ötvözete. Együtt csoportosítva katalizátorként működnek az üzemanyagcellákban, és szükség nélkül hajtják végre az etanolból történő energiatermelést. extra melegért.

„Ez egy nagyon különleges típusú katalizátor, amellyel az etanolt vízzé és szén-dioxiddá oxidáljuk” – mondja. Xiaowei Teng , a New Hampshire-i Egyetem vegyészmérnöki adjunktusa, aki az anyaggal kapcsolatos munkát vezeti. A folyamat során elektronok szabadulnak fel, amelyek felhasználhatók autók, mobiltelefonok és más elektromos áramot igénylő eszközök táplálására.



A fenti, mesterségesen pirosra színezett képen minden pont a három elem egyikének atomja. Dong Su, a tudós Brookhaven Nemzeti Laboratórium Long Islanden elektronmikroszkóppal tárták fel a nanorészecske szerkezetét. A szokatlan szívforma nem volt szándékos, mondja Teng, de „aktívabb helyeket tehet fel a katalitikus reakcióknak”.

A platinát régóta használják számos kémiai reakció katalizátoraként, de mivel nagyon drága, az üzemanyagcellákban felhasznált mennyiség csökkentése aktív kutatási terület. Teng szerint más fémek platinával való kombinálása csökkenti a szükséges drága anyagok mennyiségét, és javítja az üzemanyagcella működését. Az ón például 10-30-szor gyorsabbá teheti a reakciót. Eközben az irídium segíthet az etanol teljes szén-dioxiddá alakításában ecetsav helyett, amely kevésbé hatékony az energiatermelésben.

Teng az etanol üzemanyagcellákat praktikusabbnak látja, mint a hidrogén energiafelhasználásának hagyományos ötlete. Egyrészt a hidrogén rendkívül gyúlékony, és a gáz szállítása veszélyes. „Bizonyos mértékig ez egy mozgó bomba” – mondja Teng. Összehasonlításképpen, az etanol viszonylag jóindulatú – Teng csoportja olyan oldatokat oxidál, amelyek 5-40 százalékos etanolt tartalmaznak, ami lényegében olyan, mintha sörrel vagy whiskyvel dolgoznánk. Ráadásul a benzinkutak etanolt – egy kukoricából és más növényi anyagokból készült bioüzemanyagot – kevernek a szivattyúikba, így az infrastruktúra már megvan.

Az üzemanyagcellával kapcsolatos munka még a kezdeti szakaszban van. A hatékonyság alacsony – Teng csapata legfeljebb az etanol 10-15 százalékát képes szén-dioxiddá alakítani, a többi pedig ecetsavvá válik. De azzal, hogy folytatja az ötvözet finomítását, és többet tud meg arról, hogy szerkezete hogyan befolyásolja a működését, azt reméli, hogy maximalizálja a 2-3 nanométeres méretű részecskékből kihozható energiát. Ettől függetlenül a szívét teszi bele.