राइस विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के तरीकों की तलाश कर रहे: जैसे कि, कैसे ईंधन सेल कैथोड नेनो सामग्री को अनुकूलित करके लागत प्रभावशीलता में सुधार करने, और दिखाता है परमाणु dopant स्तर तंत्र नेनो सामग्री उत्प्रेरक ऑक्सीजन कमी प्रतिक्रिया (ORR) नाइट्रोजन doped। (CNTs की) heteroaryl कार्बन नैनोट्यूब या ग्राफीन नैनो संशोधित प्लैटिनम बैंड ऑक्सीजन की तेजी से कमी करने के लिए एक व्यवहार्य विकल्प हो सकता है, विद्युत ऊर्जा में रासायनिक ऊर्जा, प्रक्रिया ईंधन सेल का मुख्य प्रतिक्रिया होती है।
ऑक्सीजन कमी प्रतिक्रिया के सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन के लिए, विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए कार्बन सामग्री अलग अलग तरीकों से प्राप्त डोपिंग। अंजीर ग्रे कार्बन, बोरान गुलाबी, नीले और सफेद कर रहे हैं हाइड्रोजन नाइट्रोजन है।
'विकास ऑक्सीजन में कमी: क्योंकि उनके अच्छे चालकता और यांत्रिक गुणों, और इसलिए उच्च प्रदर्शन की, अच्छे डिजाइन में Xiaolong Zou शोधकर्ताओं सामग्री आज की एक ऑक्सीजन कमी प्रतिक्रिया के रूप में कार्बन सामग्री की कुंजी के रूप के रूप में उल्लेख है प्रोटॉन विनिमय झिल्ली ईंधन सेल की प्रतिक्रिया के लिए बड़े पैमाने पर उच्च दक्षता उत्प्रेरक के आवेदन महत्वपूर्ण Zou एट अल नेनो पैमाने (2017) 'नेनो पैमाने के जर्नल के अनुसार,' है DOI: ... 10.1039 / C7NR08061A 'में पाया गया कि एक कंप्यूटर सिमुलेशन, अध्ययन समूह का उपयोग करके क्यों graphene nanoribbons और नाइट्रोजन / बोरान-doped कार्बन नैनोट्यूब प्रतिक्रिया बहुत धीमी है पर अध्ययन, और कैसे सुधार करने के लिए का सवाल।
प्रवाहकीय नैनोट्यूब doped nanoribbons या रासायनिक बंधन है, जो उनकी विनिमय झिल्ली ईंधन सेल एक प्रोटॉन में एक कैथोड के रूप में प्रयोग किया जाता है में मदद करता है के अपने गुणों को बदलने। एक मानक ईंधन सेल में, हाइड्रोजन ईंधन एनोड को जोड़ा गया है, और फिर प्रोटॉनों में विभाजित और इलेक्ट्रॉनों। जब नकारात्मक इलेक्ट्रॉन धारा प्रवाहित होती है उपलब्ध हो जाता है, प्रोटॉन कैथोड और इलेक्ट्रॉन recombine के पानी और ऑक्सीजन के लिए फार्म में खींच लिया है।
यह पाया गया था dopant और रासायनिक संशोधित, नाइट्रोजन doped कार्बन नैनोट्यूब के बीच बातचीत अधिक पतली सबसे अधिक प्रभावी ढंग से काम हो सकता है। नैनोट्यूब से नैनो उनकी वक्रता की वजह से इस संबंध में लाने के विकृत रासायनिक बंधन किनारे यह आसान बाध्यकारी बनाने के लिए। उन्होंने पाया ultrathin नैनोट्यूब कि 7 से 10 angstroms के बीच त्रिज्या सबसे वांछनीय है।
कैथोडिक ऑक्सीजन कमी उत्प्रेरक की बड़े पैमाने पर आवेदन के विकास प्रोटॉन विनिमय झिल्ली ईंधन सेल के लिए कुशल है महत्वपूर्ण है। --Xiaolong Zou
इसके अलावा, नाइट्रोजन और बोरान graphene nanoribbons साथ doped व्यापक बढ़त के साथ प्रदर्शन किया नैनोट्यूब ऑक्सीजन अवशोषण करने के लिए तुलनीय गुण दिखाते हैं। यहाँ, के रूप में वे सकारात्मक चार्ज करने के लिए सीधे जोड़ा जा सकता है ऑक्सीजन, एक डबल बांड बनाने के लिए अवसर प्रदान करता है बोरान-doped साइट के रूप में बोरिस Yakobson ने कहा: 'हालांकि डाल दिया गया नैनोट्यूब अच्छा संभावनाओं दिखा रहे हैं, लेकिन nanoribbon दांतेदार किनारों एक तथाकथित नाइट्रोजन प्रतिस्थापित पिरिडीन नाइट्रोजन (उत्प्रेरक गतिविधि में जाना जाता था) के संपर्क में किया जा सकता है, इस प्रकार अनुकूलतम प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए संभव। '
अब, टीम को उम्मीद है कि वास्तविक समय में नैनो पैमाने पर विद्युत प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए नए तरीके विकसित किए जाएंगे और प्रदर्शन को सुधारने के लिए डोपेंट्स और दोषपूर्ण कार्बन सामग्रियों के बीच बेहतर प्रदर्शन करना चाहिए।
