ويقوم العلماء في جامعة رايس في الولايات المتحدة باستكشاف سبل تحسين فعالية تكاليف خلايا الوقود عن طريق تحسين المواد النانوية الكاثودية وشرح آلية المستوى الذري لتفاعل الحد من الأكسجين الحفاز للمواد النانوية المخدرة. أنابيب الكربون النانوية (نتس) أو نانوريبونس الجرافين المعدلة يمكن أن يكون بديلا قابلا للتطبيق للبلاتين للحد من الأكسجين السريع، وتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، وهي العملية التي هي التفاعل الرئيسي لخلايا الوقود.
من أجل الحصول على أفضل أداء من رد فعل الحد من الأكسجين، وتظهر المواد الكربونية المختلفة التي تم الحصول عليها من قبل أساليب المنشطات المختلفة في الشكل: الرمادي هو الكربون والوردي هو البورون والأزرق هو النيتروجين والأبيض هو الهيدروجين.
بسبب الموصلية والميكانيكية خصائص جيدة لهم، وبالتالي عالية الأداء، والتصميم الجيد هو مفتاح المواد الكربونية كرد فعل للحد من الأوكسجين في الباحثون شياو تشو "المواد اليوم على النحو المذكور على النحو التالي:" الحد من الأوكسجين التنمية تطبيق على نطاق واسع حافزا عالية الكفاءة للتفاعل الخلايا بروتون مبادلة الوقود الغشاء أمر بالغ الأهمية "، وفقا لمجلة النانو" زو وآخرون النانو (2017) DOI: ... وجدت 10.1039 / C7NR08061A بأن باستخدام محاكاة الكمبيوتر، مجموعة دراسة دراسة حول لماذا أنتجت nanoribbons الجرافين والنيتروجين / أنابيب الكربون النانوية مخدر البورون رد فعل بطيء جدا، ومسألة كيفية تحسين.
الأنابيب النانوية الموصلة أو نانوريبونس مخدر تغيير خصائص الرابطة الكيميائية، مما يساعدهم على استخدامها كاثود في خلايا الوقود غشاء التبادل البروتون في خلية الوقود القياسية، يتم شحن الأنود مع وقود الهيدروجين ومن ثم فصلها إلى البروتونات و الإلكترونات، حيث تتدفق الإلكترونات السلبية كتيار متاح، يتم سحب البروتونات إلى الكاثود وإعادة التركيب مع الإلكترونات والأكسجين لتشكيل الماء.
وقد تبين أن الأنابيب النانوية الكربونية رقيقة جدا مخدر النيتروجين يمكن أن تعمل أكثر كفاءة بسبب التفاعل بين دوبانتس وتشوه الروابط الكيميائية النانوتوبيس أفضل من نانوريبونس في هذا الصدد لأن تشوه انحنائها الحواف من الروابط الكيميائية تجعل من السهل على السندات، ووجدوا أن الأنابيب النانوية رقيقة جدا مع شعاع بين 7 و 10 أنجسترومس مثالية.
تطوير تطبيق على نطاق واسع من الكاثودية حافزا للحد من الأوكسجين فعالة لخلية وقود غشاء تبادل البروتون أمر بالغ الأهمية. --Xiaolong زو
تظهر أثبتت أيضا مع حافة واسعة، مخدر مع النيتروجين والبورون الجرافين أنتجت nanoribbons الأنابيب النانوية خصائص مماثلة لامتصاص الأكسجين، وهنا يوفر الأكسجين فرصة لتشكيل الرابطة المزدوجة، لأنها قد تكون مرتبطة مباشرة إلى شحنة موجبة كموقع مخدر البورون وقال بوريس Yakobson: "على الرغم من أن الأنابيب النانوية مخدر يحمل احتمالات جيدة، ولكن قد كشفت nanoribbon حواف خشنة إلى ما يسمى النيتروجين استبداله البيريدين النيتروجين (بعد أن يعرف النشاط التحفيزي)، وبالتالي ممكن لتحقيق الأداء الأمثل.
الآن ، يأمل الفريق في تطوير طرق جديدة لدراسة العمليات الكهروكيميائية بالغة النانو في الوقت الفعلي ، وأداء أفضل للتفاعلات بين المواد المنشط والمواد الكربونية المعيبة لتحسين الأداء.
