Phát triển chất xúc tác phi bạch kim cho pin nhiên liệu; Pani, sắt và coban.

Thứ hai, 25/04/2011 08:40

Xem với cỡ chữ

Trên một bài báo đăng tại Tạp chí Khoa học Los Alamos, các nhà nghiên cứu Gang Wu, Christina Johnston và Piotr Zelenay, kết hợp với nhà nghiên cứu Karren More của Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge, mô tả một thành viên mới của chất xúc tác phi kim loại hiếm gần đạt được hiệu suất của các hệ thống nền tảng bạch kim nhưng với chi phí hợp lý cho việc ứng dụng vào làm pin nhiên liệu năng lượng cao và cũng có thể được áp dụng cho việc cung cấp năng lượng cho công nghiệp xe hơi. Phương pháp của nhóm các nhà nghiên cứu sử dụng polyaniline (Pani) như là một chất dự báo cho nguyên mẫu Carbon-Nito tổng hợp nhiệt độ cao của hợp chất xúc tác sắt và cobalt. Vật liệu hoạt động tích cực nhất trong nhóm chất xúc tác PANI-M-C (M: Sắt và Co) xúc tác cho cực âm phản ứng oxy hóa khử (ORR) tại điện thế trong vòng xấp xỉ 60 milivolt có thể đem lại của bạch kim dạng carbon hỗ trợ, kết hợp với sự hoạt động cường độ cao với tính ổn định về hiệu suất đáng kể cho các chất xúc tác phi kim loại hiếm (700 giờ với điện thế pin nhiên liệu ở mức 0,4 volt) Chi phí đắt đỏ để ngăn cản bạch kim cho xúc tác với cực âm phản ứng oxy hóa khử là rào cản lớn để đưa pin nhiên liệu polime điện phân vào sử dụng rộng rãi. Khử bạch kim khỏi phản ứng sẽ giải quyết được đáng kể yếu điểm này trong việc đưa hệ thống pin nhiên liệu hydro vào thương mại. Pin nhiên liệu sử dụng chất xúc tác carbon-sắt-cobalt cũng rất hữu hiệu trong việc hoàn thiện việc chuyển đổi hydro và oxy thành nước, thay vì sinh ra một lượng lớn dung dịch hydro peroxit (chất tẩy nhuộm tóc) không mong muốn (hiệu suất sinh hydro peroxit < 1%). Việc chuyển hóa không hiệu quả nhiên liệu, quá trình sản sinh ra hydro peroxit có thể làm giảm sức mạnh của pin lên tới 50%, và cũng góp phần lớn vào việc phá hủy màng pin. Điểm khích lệ chúng tôi là việc chúng tôi khám phá ra một hợp chất xúc tác với tính mềm dẻo tốt và vòng đời có liên quan đến các chất xúc tác nền tảng bạch kim. Với cùng các mục đích và dự định, đây là một chất xúc tác có chi phí sản xuất gần như bằng 0 so với bạch kim, vì vậy nó đáp ứng được trực tiếp yêu cầu về rào cản đối với pin năng lượng hydro. Piotr Zelenay, thông tấn viên của tác giả bài báo Bước tiếp theo của nhóm nghiên cứu sẽ là hiểu rõ hơn về kỹ thuật cơ bản của chất xúc tác carbon-sắt-cobalt. Các bức ảnh micro về các phần của chất xúc tác của nhà nghiên cứu More đã cung cấp một số hiểu biết thêm về các tính năng của chất này, nhưng còn nhiều việc phải hoàn thành để chứng minh các lý thuyết của nhóm nghiên cứu. Một sự thấu hiểu rõ ràng, sẽ dẫn tới sự phát triển, cải tiến chất xúc tác phi kim loại quý này, hơn nữa sẽ tăng mức độ hiệu quả và vòng đời của dạng pin này. Dự án tài trợ cho nghiên cứu của Los Alamos tới từ Văn phòng Năng lượng tái sinh và hiệu quả (EERE) của Cục năng lượng Mỹ (DOE), cũng như từ Chương trình Nghiên cứu và phát triển thí nghiệm trực tiếp của Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos. Nghiên cứu sử dụng kính hiển vi đã hoàn thành tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge với sự hỗ trợ từ Văn phòng khoa học năng lượng cơ bản của DOE.

Trần Tiềm (Theo http://www.alternative-energy-news.info)

Trần Tiềm