University of California, Riverside R & D Team entwickelt eine wirtschaftliche und effiziente Polymer-Elektrolyt-Membran (Polymer-Elektrolyt-Membran, PEM) Brennstoffzellen-Katalysator-Materialien, die Brennstoffzelle Wasserstoff chemische Energie in Strom, ist die meisten Automobil-und Elektronikprodukte Einer der vielversprechenden Brennstoffzellentypen.
Die Hauptkomponente der gebräuchlichsten Brennstoffzelle ist ein Katalysator aus Edelmetall-Platin, daher begrenzen die teuren Produktionskosten den großtechnischen Einsatz von Brennstoffzellen. Der von UCR entwickelte Katalysator besteht aus porösen Kohlenstoff-Nanofasern, in die eingebettete Verbindungen eingebettet sind Relativ reiche Metalle, wie Kobalt, kosten 100 Mal mehr als Platin.
Derzeit sind Brennstoffzellen von einigen Automobilherstellern übernommen worden und bieten Vorteile gegenüber herkömmlichen Kraftstofftechnologien, einschließlich hoher Effizienz, geringer Geräuschentwicklung und geringer Emissionen, und Wasserstoff-Brennstoffzellenabwässer, bei denen es sich um Wasser handelt Wenn der Wasserstoff in die Zellanode injiziert wird, trennt der Katalysator die Wasserstoffmoleküle in positiv geladene Teilchen namens Protonen und negativ geladene Teilchen. Die Elektronen werden durch einen externen Kreislauf geleitet, bevor die positiv geladenen Wasserstoffionen und Sauerstoff wieder Wasser bilden Dies macht nützliche Arbeit, wie zum Beispiel das Antreiben des Motors.
Darüber hinaus fertigen UCR-Forscher Platten aus Kohlenstoffnanofasern mit Metallionen (Kobalt, Eisen oder Nickel) mit Hilfe von Elektrospinntechniken. Beim Erhitzen bilden die Ionen ultrafeine Metallnanopartikel, die die Kohlenstoffumwandlung katalysieren Leistungsstarker Graphitkohlenstoff. Als nächstes werden die Metallnanopartikel und der restliche nichtgraphitische Kohlenstoff oxidiert, was zu einem hochporösen und nützlichen Netzwerk von Metalloxidnanoteilchen führt, die in dem porösen Netzwerk aus Graphit dispergiert sind.
Die Studie, geleitet von David Kisailus, Professor an der Burns School of Engineering, Riverside, UCSB, Kisailus und seinem Team, arbeitet mit Wissenschaftlern der Stanford University zusammen, um zu bestätigen, dass neue Materialien ebenso gut wie das Industriestandard-Platin-Kohlenstoff-System funktionieren. Und seine Kosten sind relativ niedrig.
Kisailus sagte, ein weiterer Vorteil des katalytischen Nanokompositmaterials sei seine Graphitfaser, die sowohl als Brennstoffzellenkatalysator als auch als strukturelle Komponente zusätzliche Festigkeit und Haltbarkeit bietet. Eine wichtige Herausforderung besteht darin, das Körpergewicht und das zusätzliche Gewicht einer Batterie oder Brennstoffzelle zu reduzieren, ohne die Sicherheit oder Leistung zu beeinträchtigen. Die von uns hergestellten Materialien kombinieren chemische und faserverarbeitende Bedingungen und ermöglichen es einem Autohersteller, eine Motorhaube oder ein Chassis anzubringen Andere strukturelle Komponenten in funktionelle Komponenten, die helfen, das Fahrzeug anzutreiben.
