Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Схема топливного элемента с полимерными электролитическими мембранами.
Рис.2.
а) Данные сканирующей электронной микроскопии для наносфер углерода.
b-d) Данные электронной микроскопии для полученного платиново-углеродного материала с Pt/C=60% при различных увеличениях.

Рис.3.Данные просвечивающей электронной микроскопии ветвящейся нанонити платины, выросшей на углеродной основе.


Рис.4. Данные сканирующей электронной микроскопии для нанонитей Pt с различной плотностью, выросших на углеродных наносферах, как зависимость от массового соотношения Pt/C после 72 часов синтеза: а)1:9; b) 1:4; c) 2:3; d) 3:2; и e, f) 4:1.
(10, 20, 40, 60, и 80 % Pt соответственно)
Рис.5.
а) Сравнение кривых катодной поляризации электродов, в одном из которых используется коммерческий катализатор (кривая Gore cathode with PtNP/C), а в другом – полученный учеными катализатор (кривая in-house cathode with PtNW/C).
b) Циклическая вольтамперометрия для коммерческого катода (Gore) и для полученного катода (in-house) в N2/N2:H2 при комнатной температуре и давлении 2 бар.

Новый платиново-углеродный катализатор

Ключевые слова:  катализаторы, топливный элемент

Опубликовал(а):  Корнейчук Светлана Александровна

21 октября 2008

Синтез платиновых наноструктур с контролируемыми размером и формой является одной из важнейших задач в развитии платиновых катализаторов, которые используются в различных химических синтезах, газовых сенсорах и дожиге выхлопных газов. Кроме того, платина – это ключевой катализатор в топливных ячейках с полимерными мембранами (polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells). Самая большая трудность состоит в повышении производительности платинового катализатора на катоде. Несмотря на прогресс в прошлом, производство высокоэффективных платиновых катализаторов достаточно дорого. Большинство методов получения наночастиц платины включает в себя восстановление солей платины в присутствии ПАВ или полимерных стабилизаторов при высоких температурах. В настоящее время большой проблемой является получение линейных наноструктур платины без использования ПАВ.

Китайские ученые разработали простой метод синтеза Pt-наноструктур без использования ПАВ. Эти наноструктуры образуются на наноструктурах углерода и представляют собой нанонити, а также их объединения, по форме напоминающие цветки. По сравнению с обычными наночастицами, полученные линейные структуры обладают рядом преимуществ, связанных с их анизотропией и поверхностными свойствами. Сам метод заключается в восстановлении гексахлорплатиновой кислоты (H2PtCl6) муравьиной кислотой (НСООН) при комнатной температуре, без использования ПАВ или темплата:

H2PtCl6 + 2HCOOH = Pt + 6Cl- + 6H+ + 2CO2

Нанонити платины выращивали на наноструктурах углерода, добавленного в раствор кислот, в течение 72 часов. В таких наноструктурах углерод, обладающий большой поверхностью, играет роль ядра, на которое радиально нарастает оболочка из электрокаталитически активных нанонитей платины. Как видно из рисунка 1, диаметр углеродных наносфер составляет около 30-60 нм, а длина нанонитей платины – 10-30 нм; лишь некоторые из них достигают 100 нм. Диаметр нанонитей – около 4нм. На рисунке 2 представлена зависимость плотности платины на углеродных сферах от соотношения H2PtCl6/С (при этом отношение H2PtCl6/ НСООН оставалось постоянным).

Ученые исследовали также производительность топливных элементов, в которых в качестве катализатора использовали полученный материал. Отношение Pt/C брали равным 40%. На аноде использовался коммерческий платиново-углеродный катализатор. Электролитическая мембрана была зафиксирована между катодом и анодом с помощью прессования. Производительность катода сравнивали с производительностью современных топливных ячеек, также использующих в качестве катализатора платиново-углеродные материалы. Из рисунка 4 видно, что характеристики полученного учеными катализатора выше коммерческого.

Простой синтез данного катализатора делает этот материал очень перспективным. Работа "Controlled Growth of Pt Nanowires on Carbon Nanospheres and Their Enhanced Performance as Electrocatalysts in PEM Fuel Cells" была опубликована в Advanced Materials.


Источник: Inter Science



Комментарии
Автору: ТВЭЛ - это не топливный элемннт, это СОВСЕМ из другой области!
Владимир Владимирович, 21 октября 2008 13:08 
Да, ТЭВЛ - это не элемент, а ЭЛЕМЕНТ!

И возмущает немного про ПАВы: "у нас в целом ерунда со структурой (но БЕЗ ПАВа!)". А кто мешает сделать нормально и просто благополучно сжечь "мешающийся ПАВ" в этой системе!
Палии Наталия, 21 октября 2008 14:29 
ТВЭЛ - тепловыделяющий элемент, но ..... в ядерных реакторах (читали нам в МИФИ такой предмет "Физика ТВЭЛов")
Владимир Владимирович, 21 октября 2008 14:41 
Ух ты! А лабораторные были?
Ассоциации возникли не весть откуда: разборка и сборка реактора на время
(это я просто у Александра Анатольевича думать учусь - и правда - невероятные ощущения )
Палии Наталия, 21 октября 2008 14:59 
Нет, вообще-то мы (на кафедре "Физики металлов") ядерные реакторы и станции изучали заочно. Была, правда, одна экскурсия на учебный реактор МИФИ (реактор был на профилактике).
Владимир Владимирович, 21 октября 2008 15:37 
Здорово!
Палии Наталия, 21 октября 2008 16:48 
И еще про ядерные реакторы - недавно прочитала заметку в NATURE о том, что Арабские Эмираты хотят строить ядерные реакторы для выработки электроэнергии (в основном для опреснения воды) - удивительно (!) как будто им нефти и солнца мало, либо экономически выгодно использовать ядерную энергию (?!)
Трусов Л. А., 21 октября 2008 17:18 
нефть больно коптит некрасиво
а ядерное топливо не коптит, но тихо и мирно фонит...;)
боюсь сжигание ПАВа экономически не выгодно...;)
Владимир Владимирович, 22 октября 2008 01:01 
Сравнивая стоимость ПАВа с платиной??
Владимир Владимирович, 22 октября 2008 01:07 
А одна из мотиваций строить реакторы - это делает проявления дружбы и заботы со стороны осчастливливающих мир стран, как в случае Ирака, несколько более затруднительным, да и технологии опять же...

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Новогодняя NANO-Ёлочка
Новогодняя NANO-Ёлочка

Периодическую таблицу Менделеева опять улучшили: наночастицы пятивалентного плутония
Соединения шестивалентного плутония в щелочной среде могут привести к кристаллизации фазы (NH4)PuO2CO3, которая стабильна в течение нескольких месяцев и содержит пятивалентный плутоний. Получение новой фазы пятивалентного плутония фундаментально интересно и открывает новые возможности в разработке более эффективных технологий переработки радиоактивных отходов.

MAPPIC 2019. Второй день
15 октября 2019 года прошел второй день I Московской осенней международной конференции по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

MAPPIC 2019. Первый день
14 октября 2019 года успешно открылась I Московская осенняя международная конференция по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2019). В сообщении приведены темы докладов и небольшой фоторепортаж.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.