Il professor Sangaraju Shanmugam (a sinistra) e il dottorato di ricerca. Studente Arumugam Sivanantham (a destra). Credito:Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)
I ricercatori del Daegu Gyeongbuk Institute of Science &Technology (DGIST) hanno sviluppato nano-catalizzatori in grado di ridurre il costo complessivo delle celle a combustibile a energia pulita, secondo uno studio pubblicato sulla rivista di Catalisi applicata B:ambientale .
Le celle a combustibile a membrana elettrolitica polimerica (PEMFC) trasformano l'energia chimica prodotta durante una reazione tra idrogeno e ossigeno in energia elettrica. Sebbene le PEMFC siano una fonte promettente di energia pulita, autonoma e mobile, proprio come le celle a combustibile alcaline utilizzate sulla navetta spaziale degli Stati Uniti, attualmente si affidano a materiali costosi. Ma le sostanze usate per catalizzare queste reazioni chimiche si degradano, sollevando preoccupazioni circa la riutilizzabilità e la fattibilità.
Lo scienziato dei materiali energetici della DGIST Sangaraju Shanmugam e il suo team hanno sviluppato catalizzatori attivi e durevoli per PEMFC che possono ridurre i costi di produzione complessivi. I catalizzatori erano nanotubi di carbonio drogati con azoto con nanoparticelle di ceria e cobalto sulle loro superfici; essenzialmente, nanotubi di carbonio contenenti azoto, cobalto e ceria. Ceria (CeO 2 ), una combinazione di cerio e ossigeno, è un materiale semiconduttore economico ed ecologico che ha eccellenti capacità di riduzione dell'ossigeno.
Le fibre sono state realizzate utilizzando una tecnica nota come elettrofilatura, in cui viene applicata un'alta tensione a una goccia di liquido, formando un getto di liquido carico che poi si asciuga a mezz'aria in uniforme, particelle nanometriche. Le analisi dei ricercatori hanno confermato che le particelle di ceria e cobalto erano distribuite uniformemente nei nanotubi di carbonio e che i catalizzatori mostravano una maggiore capacità di produzione di elettricità.
Il cobalto supportato da ceria su catalizzatore di nanotubi di carbonio drogato con azoto è risultato essere più attivo e durevole dei nanotubi di carbonio drogati con azoto di solo cobalto e platino/carbonio. Sono stati esplorati in due importanti tipi di reazioni chimiche per la conversione e lo stoccaggio dell'energia:reazioni di riduzione dell'ossigeno e reazioni di evoluzione dell'ossigeno.
I ricercatori concludono che la ceria potrebbe essere considerata tra i materiali più promettenti per l'uso con il cobalto su nanobarre di carbonio drogate con azoto per produrre catalizzatori stabili con una maggiore attività elettrochimica nelle PEMFC e nei relativi dispositivi.
