Desarrollo de un catalizador monoatómico altamente estable utilizando un humidificador de aire industrial

Desarrollo de un catalizador monoatómico altamente estable utilizando un humidificador de aire industrial


13 de mayo de 2022

(Noticias de Nanowerk) Los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV) son un modo de transporte respetuoso con el medio ambiente que sustituirá a los motores de combustión interna. Los FCEV ofrecen varias ventajas, como un tiempo de carga corto y un largo kilometraje. Sin embargo, el costo excesivo del platino utilizado como catalizador de celdas de combustible da como resultado un suministro limitado de FCEV.

Se han realizado muchas investigaciones sobre catalizadores de metales básicos como el hierro y el cobalto para reemplazar al platino; Sin embargo, debido al bajo rendimiento y la baja estabilidad de los catalizadores de metales base, todavía es difícil encontrar sustitutos para el platino.

El equipo de investigación dirigido por el Dr. Sung Jong Yoo del Centro de Investigación de Celdas de Combustible de Hidrógeno en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST, presidente Seok Jin Yoon) realizó una investigación conjunta con el profesor Jinsoo Kim de la Universidad Kyung Hee y el profesor Hyung-Kyu Lim a través de la Universidad Nacional Kangwon; Anunciaron que han desarrollado un catalizador monoatómico a base de cobalto con aproximadamente un 40 % más de rendimiento y estabilidad en comparación con los catalizadores de nanopartículas de cobalto modernos (Entorno de catálisis B aplicada«Diseño de Co-NC como electrocatalizador eficiente: la estructura única y el sitio activo para una durabilidad notable de las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones»). catalizador monoatómico (a) Proceso de síntesis de catalizador de un solo átomo utilizando el método del humidificador, (b) imagen SEM, (c) imagen de mapeo de elementos de cobalto, (d) imagen STEM de alta resolución del catalizador monoatómico de cobalto. (Imagen: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea)

Los catalizadores convencionales generalmente se sintetizan por pirólisis, donde los precursores de metales de transición y el carbono se mezclan a 700–1000 °C. Sin embargo, debido a la agregación de metales y un área de superficie específica baja, los catalizadores obtenidos por este método tenían una actividad limitada.

En consecuencia, los investigadores se han centrado en la síntesis de catalizadores monoatómicos; sin embargo, los catalizadores monoatómicos informados anteriormente solo se pueden preparar en pequeñas cantidades debido a que las sustancias químicas y los métodos sintéticos utilizados varían según el tipo de catalizador sintetizado. Por lo tanto, la investigación se ha centrado en mejorar el rendimiento del catalizador en lugar del proceso de fabricación.

Para abordar este problema, se implementó el proceso de pirólisis por aspersión utilizando un humidificador de aire industrial. Se obtuvieron partículas en forma de gotitas por tratamiento térmico rápido de las gotitas obtenidas de un humidificador. Esto puede permitir la producción en masa a través de un proceso continuo, y cualquier metal puede convertirse fácilmente en partículas. Los materiales utilizados para la síntesis de partículas metálicas deben ser solubles en agua ya que las partículas son producidas por un humidificador industrial.

Se ha confirmado que los catalizadores monoatómicos a base de cobalto desarrollados por este método tienen una estabilidad y un rendimiento de pila de combustible excelentes, y son superiores en un 40 % en comparación con los catalizadores de cobalto convencionales. Los catalizadores a base de cobalto también provocan reacciones secundarias en las pilas de combustible; Sin embargo, la ciencia computacional ha demostrado que los catalizadores producidos por pirólisis por aspersión conducen a reacciones directas en las celdas de combustible. rendimiento del catalizador monoatómico (Izquierda) Tasa de reducción del rendimiento del catalizador y tasa de disolución del metal después de 100 h de evaluación; (derecha) Comparación con la literatura existente sobre catalizadores a base de cobalto y hierro. (Imagen: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea)

dr. Yoo aclaró: “A través de esta investigación, se ha desarrollado un proceso que puede permitir una mejora significativa en la producción en masa de catalizadores monoatómicos a base de cobalto, y el mecanismo operativo de los catalizadores a base de cobalto se ha dilucidado mediante un análisis preciso y ciencia de cálculo. Estos resultados deberían servir como indicadores para futuras investigaciones sobre catalizadores de cobalto”.

Agregó: «Planeamos ampliar el alcance de la investigación futura para explorar no solo los catalizadores de celdas de combustible, sino también los catalizadores ambientales, la electrólisis del agua y los campos de baterías».



Related post

Detalles del informe Retrasos en el desarrollo perturbado Auriculares de Apple

Detalles del informe Retrasos en el desarrollo perturbado Auriculares…

Un informe detallado de The Information revela las decisiones detrás del aparente retraso de un año de los próximos auriculares AR/VR…
La emulación simultánea de propiedades neuronales y sinápticas impulsa el desarrollo de una inteligencia artificial similar al cerebro

La emulación simultánea de propiedades neuronales y sinápticas impulsa…

Los investigadores han informado sobre un dispositivo de memoria neuromórfica de tamaño nanométrico que emula neuronas y hace sinapsis simultáneamente en…
Un dron para transiciones ultrarrápidas entre el aire y el agua (con vídeo)

Un dron para transiciones ultrarrápidas entre el aire y…

19 de mayo de 2022 (Noticias de Nanowerk) Un nuevo robot puede cambiar de un dron submarino a un avión en…

Leave a Reply

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.