Gli scienziati della Rice University hanno combinato punti quantici di grafene, ossido di grafene, azoto e boro in un catalizzatore in grado di sostituire il platino nelle celle a combustibile ad una frazione del costo. Illustrazione per gentile concessione del Tour Group
(Phys.org) — I punti quantici di grafene creati alla Rice University si aggrappano alle piastrine di grafene come i cirripedi si attaccano allo scafo di una barca. Ma questi punti migliorano le proprietà della nave madre, rendendoli migliori dei catalizzatori al platino per determinate reazioni all'interno delle celle a combustibile.
Il laboratorio Rice del chimico James Tour ha creato punti noti come GQD dal carbone l'anno scorso e ora ha combinato questi punti su scala nanometrica con fogli microscopici di grafene, la forma spessa un atomo di carbonio, creare un ibrido che potrebbe ridurre notevolmente il costo della generazione di energia con le celle a combustibile.
La ricerca è oggetto di un nuovo articolo sulla rivista American Chemical Society ACS Nano .
Il laboratorio ha scoperto che facendo bollire una soluzione di GQD e fogli di ossido di grafene (esfoliati dalla grafite comune) li ha combinati in piastrine autoassemblanti su nanoscala che potrebbero quindi essere trattate con azoto e boro. Il materiale ibrido combinava i vantaggi di ciascun componente:un'abbondanza di bordi in cui avvengono le reazioni chimiche e un'eccellente conduttività tra GQD fornita dalla base di grafene. Il boro e l'azoto collettivamente aggiungono più siti cataliticamente attivi al materiale di quanto entrambi gli elementi aggiungerebbero da soli.
"I GQD aggiungono al sistema un'enorme quantità di vantaggio, che permette la chimica della riduzione dell'ossigeno, una delle due reazioni necessarie per il funzionamento in una cella a combustibile, " Tour ha detto. "Il grafene fornisce la matrice conduttiva necessaria. Quindi è una superba ibridazione".
Un'immagine al microscopio elettronico mostra nanopiastrine simili a scaglie fatte di punti quantici di grafene estratti da fogli di carbone e ossido di grafene, modificato con boro e azoto. Le nanopiastrine presentano un bordo sufficiente per renderle adatte come catalizzatori per applicazioni come le celle a combustibile. Per gentile concessione del gruppo turistico
Il materiale del Tour lab ha superato gli ibridi commerciali platino/carbonio che si trovano comunemente nelle celle a combustibile. Il materiale ha mostrato una reazione di riduzione dell'ossigeno di circa 15 millivolt in più nel potenziale di insorgenza positivo - l'inizio della reazione - e una densità di corrente maggiore del 70% rispetto ai catalizzatori a base di platino.
I materiali necessari per realizzare gli ibridi simili a fiocchi sono molto più economici, pure, Tour ha detto. "L'efficienza è migliore del platino in termini di riduzione dell'ossigeno, permettendo di aggirare l'ostacolo più proibitivo nella generazione di celle a combustibile:il costo del metallo prezioso, " Egli ha detto.
