(PhysOrg.com) -- Gli scienziati del Pacific Northwest National Laboratory e della Princeton University hanno sviluppato un nuovo supporto al carbonio che aumenta notevolmente la durata delle celle a combustibile con membrana a scambio protonico. Questo nuovo materiale migliora significativamente la stabilità del catalizzatore delle celle a combustibile e potenzialmente ridurrà il costo di queste celle a combustibile. Questa ricerca rivoluzionaria ha raggiunto il primo posto nell'elenco dei più scaricati Comunicazioni elettrochimiche articoli questo autunno.

Attualmente, Le celle a combustibile con membrana a scambio protonico non sono ampiamente utilizzate a causa dell'alto costo di produzione e della durata relativamente bassa. Per essere commercialmente redditizio, il costo deve essere drasticamente ridotto. Questi nuovi supporti in carbonio potrebbero fare proprio questo.

All'interno della cella a combustibile di oggi, il platino catalizza la reazione. Le condizioni all'interno della cella a combustibile sono piuttosto dure:alta pressione, alta temperatura. In queste condizioni, alcune delle particelle di platino volano via dal supporto, rendendoli indisponibili per accelerare le reazioni. Alcune delle particelle si aggregano. Quando questo accade, le particelle presentano una superficie minore. E, è sulla superficie dove avviene la reazione. Così, meno superficie, meno catalisi. Il team ha studiato un nuovo tipo di supporto.

Per questo studio, hanno affettato la grafite, simile al carbone di una matita, in singoli strati atomici per formare densi fogli rugosi chiamati fogli di grafene funzionalizzato.

Quindi, hanno trattato questi fogli con il catalizzatore al platino. Utilizzando un microscopio elettronico a trasmissione, hanno visto la differenza nel modo in cui le particelle di catalizzatore erano attaccate ai fogli di grafene e a un supporto commerciale. Le immagini hanno mostrato chiaramente una distribuzione uniforme di nanoparticelle di platino molto più piccole sul grafene. Utilizzando uno spettrometro fotoelettronico a raggi X, hanno dimostrato che il grafene ha più gruppi funzionali disponibili per legare il catalizzatore al platino rispetto al supporto commerciale. Entrambi questi strumenti sono presso l'EMSL del DOE, una struttura per utenti scientifici situata al PNNL.

La loro conclusione è stata che i fogli di grafene hanno un'interazione più forte tra metallo e supporto e producono particelle di catalizzatori più piccole che erano più resistenti alla degradazione. Fogli di grafene funzionalizzati potrebbero potenzialmente portare a un più stabile, efficiente, e celle a combustibile a basso costo.

Questo studio pone le basi per il lavoro futuro con questo promettente materiale in carbonio. La ricerca futura si concentrerà sull'aumento dell'efficienza della fabbricazione del materiale e della durata dei fogli di grafene.