Seit dieser Zeit Jahrzehnten suchen Wissenschaftler nachdem einem Katalysator, jener die Wert zu Händen die Herstellung von Wasserstoff-Brennstoffzellen drastisch senkt.
Ein solcher Fortschritt könnte zu einer Ökostrom-Revolution münden, c/o jener was auch immer von Laptops solange bis zu Lokomotiven mit einem Kraftstoff betrieben wird, dessen einziges Nebenprodukt Wasser ist.
Neue Forschungsergebnisse unter jener Pipeline jener University at Buffalo deuten darauf hin, dass sich Wissenschaftler diesem Ziel nähern.
In einer am Mitte der Woche (7. Juli) in Nature Energy veröffentlichten Studie charakterisieren Wissenschaftler, wie Fe mit Stickstoff und Kohlenstoff kombiniert werden kann, um vereinen effizienten, langlebigen und kostengünstigen Katalysator herzustellen – die drei Hauptziele, die dies US-Energieministerium (DOE) identifiziert hat zu Händen die Brennstoffzellenforschung.
„Dies hat Jahre gedauert“, sagt jener Hauptautor jener Studie, Gangart Wu, PhD, Professor zu Händen Chemie- und Bioingenieurwesen an jener UB School of Engineering and Applied Sciences. „Wir vertrauen, dass dies ein bedeutender Perforation ist, jener schließlich dazu hinzufügen wird, dies enorme Potenzial von Wasserstoff-Brennstoffzellen freizusetzen.“
Dies Versprechen jener Brennstoffzelle
Brennstoffzellen funzen wie Batterien, demgegenüber laut DOE möglich sein ihnen weder die Schwung aus noch sollen sie geladen werden. Sie produzieren Strom und Wärme, solange Sprit – etwa Wasserstoff – zugeführt wird.
Sie nach sich ziehen tief Zeit Wissenschaftler, Umweltschützer und andere gereizt, weil sie im Vergleich zu Verbrennungsmotoren niedrigere oder keine Emissionen nach sich ziehen. Und sie können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden und liefern Strom zu Händen Fahrzeuge, Kraftwerke, Gebäude und andere Systeme.
Demgegenüber Brennstoffzellen werden nicht weit kommerzialisiert, weil sie unter anderem teure Katalysatoren benötigen, die wichtige Brennstoffzellenreaktionen beschleunigen.
Die besten Katalysatoren waren eine Familie von sechs Edelmetallen – familiär wie Metalle jener Platingruppe. Ebendiese Metalle sind zwar effizient und langlebig, demgegenüber unglaublich teuer, weil sie extrem selten sind. Von dort suchen Wissenschaftler nachdem kostengünstigeren Alternativen.
Barrieren den Rest geben
Eine solche Plan B waren Katalysatoren aufwärts Eisenbasis. Fe ist begehrt, weil es reichlich vorhanden und preiswert ist. Demgegenüber es schneidet nicht so gut ab wie Platin, vor allem weil es nicht haltbar genug ist, um den stark korrosiven und oxidativen Umgebungen in Brennstoffzellen zu widerstehen.
Um jene Behinderung zu den Rest geben, band dies Forscherteam vier Stickstoffatome an dies Fe. Die Forscher betteten dies Werkstoff dann in manche Schichten Graphen ein, „mit genauer atomarer Test lokaler geometrischer und chemischer Strukturen“, sagt Wu.
Die resultierende Struktur ist ein stark verbesserter Katalysator. Zum Musterbeispiel berichtete dies Forschungsteam via den Katalysator:
Gilt wie jener effizienteste Katalysator aufwärts Eisenbasis, jener bisher hergestellt wurde, und übertrifft dies Ziel des Energieministeriums zu Händen 2025 in Bezug aufwärts die elektrische Stromdichte.
Erreichte eine Haltbarkeitsbewertung, die sich jener von Katalysatoren jener Platingruppe annähert.
Weltraum dies, sagt Wu, weist aufwärts dies Potenzial des aufwärts Fe basierenden Katalysators hin, Brennstoffzellen, insbesondere Wasserstoff-Brennstoffzellen, zu Händen den kommerziellen Pfand viel erschwinglicher zu zeugen. Forscher planen Folgestudien, um den Katalysator weiter zu verbessern.
Neben UB umfasste dies kollaborative Forschungsteam Mitglieder jener folgenden Organisationen: Argonne Patriotisch Laboratory; Carnegie Mellon Universität; Giner Inc.; Indiana University-Purdue University Indianapolis; Oak Ridge Patriotisch Laboratory; Oregon State University; Purdue Universität; und jener University of Pittsburgh.
Forschungsbericht: In einem dispergierte Eisenzentren mit einer Stickstoff-Kohlenstoff-Beschichtung wie hochaktive und langlebige Sauerstoffreduktionskatalysatoren zu Händen Brennstoffzellen
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Universität in Buffalo
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