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>>燃料电池用催化剂的活性加倍:建模导致铂燃料电池催化剂的最佳尺寸

慕尼黑工业大学(TUM)的一个跨学科研究小组已经成功地优化了用于燃料电池催化的铂纳米颗粒的尺寸,使这种新型催化剂的性能是目前最好的商用催化剂的两倍。图中显示的是第一作者:Dr。Batyr Garlyyev, Kathrin Kratzl, Marlon Rueck (f.l.t.r)。信贷Astrid Eckert / TUM
慕尼黑工业大学(TUM)的一个跨学科研究小组已经成功地优化了用于燃料电池催化的铂纳米颗粒的尺寸,使这种新型催化剂的性能是目前最好的商用催化剂的两倍。图中显示的是第一作者:Dr。Batyr Garlyyev, Kathrin Kratzl, Marlon Rueck (f.l.t.r)。Astrid Eckert / TUM

抽象:
一个跨学科的研究团队在慕尼黑工业大学(TUM)已建成的铂纳米颗粒为燃料电池催化剂:新的大小,优化催化剂是今天的两倍一样好,最佳工艺购得。

燃料电池用催化剂的活性加倍:建模导致的最佳尺寸为铂燃料电池催化剂

德国慕尼黑| Posted on July 5th, 2019

燃料电池可能取代电池作为电动汽车的动力源。它们消耗氢,这可以例如使用剩余电力从风力发电厂产生的气体。然而,在燃料电池中铂是罕见的,非常昂贵,这已经在应用到现在的限制因素。

一个研究小组在慕尼黑工业大学(TUM)由罗兰·菲舍尔教授无机和有机金属化学,亚历山大·Bandarenka,能源转换和存储和阿莱西奥加格里亚蒂,教授对于能源转换纳米系统的模拟物理的带领下,目前已优化 size of the platinum particles to such a degree that the particles perform at levels twice as high as the best processes commercially available today.

理想:铂“蛋”只有一纳米大

在燃料电池中,氢与氧反应以产生水,在此过程中产生电力。在电极尖端的催化剂需要以优化此转换。铂起着氧还原反应的中心作用。

寻找一个理想的解决方案,该团队开发了整个系统的计算机模型。核心问题:如何能少铂的原子簇是,仍然有一个非常活跃的催化效应?“事实证明,有铂金堆某些最佳的尺寸,”菲舍尔说。

颗粒测量约1纳米和含有约40铂原子是理想的。“大小的这个命令的铂催化剂具有体积小,但大量高活性点,导致高的质量活动,” Bandarenka说。

跨学科合作

在催化研究中心(CRC)跨学科合作是研究小组的研究结果的一个重要因素。结合建模理论的能力,共同讨论和实验,获得了物理和化学知识,最终导致显示如何催化剂可以被设计成所涉及的部件的理想形式,粒度和粒度分布的模型。

此外,CRC也有能力创造和实验测试计算的铂纳米催化剂所需的专门知识。"This takes a lot in terms of the art of inorganic synthesis," says Kathrin Kratzl, together with Batyr Garlyyev and Marlon R�ck, one of the three lead authors of the study.

两次一样有效的最佳常规催化剂

实验证实确切的理论预测。“我们的催化剂是两倍于市场上最好的常规催化剂一样有效,” Garlyyev补充说,这仍然不能满足商业应用,因为铂金的量的电流降低50%,将不得不提高到80%。

除了球形纳米粒子,研究人员希望,甚至更高的催化活性从显著更复杂的形状。并建立了伙伴关系中的计算机模型非常适合这种造型。“然而,更复杂的形状需要更复杂的合成方法,” Bandarenka说。这将使计算和实验研究中越来越重要的未来。

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这项工作是由德国研究基金会(DFG)为科学和慕尼黑工业大学(TUM),捷克共和国的青年部,教育,体育和科技的中欧研究所工程的国际研究生院的部分支持 (CEITEC) in Brno (Czech Republic).

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联系方式:
博士安德烈亚斯巴滕贝格

49-892-891-0510

慕尼黑版权所有©工业大学(TUM)

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