라이스 대학 (Rice University)의 과학자들은 음극 나노 물질을 최적화하고 도핑 된 나노 물질의 촉매 산화 환원 반응 (ORR)의 원자 수준 메커니즘을 설명함으로써 연료 전지의 비용 효율성을 향상시키는 방법을 모색하고있다. 탄소 나노 튜브 (CNT) 또는 개질 된 그래 핀 나노 리본은 화학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 급격한 산소 환원을위한 백금에 대한 실용적인 대안이 될 수 있으며, 이는 연료 전지의 주요 반응이다.
산소 환원 반응의 최상의 성능을 얻기 위해, 상이한 도핑 방법에 의해 얻어진 상이한 탄소 재료가 도면에 도시된다 : 회색은 탄소이고, 분홍색은 붕소이고, 청색은 질소이고, 백색은 수소이다.
'개발 산소 환원 : 언급으로 인해 자신의 좋은 전도성과 기계적 특성, 따라서 높은 성능, 좋은 디자인은 Xiaolong Zou의 연구원'재료 오늘의 산소 환원 반응 등의 탄소 재료의 열쇠입니다 양자 교환막 연료 전지의 반응에 대규모 고효율 촉매 애플리케이션 Zou의 외 나노 (2017) "저널 나노 스케일에 따른 '중요 DOI ... 10.1039 / C7NR08061A는'발견 컴퓨터 시뮬레이션 연구 그룹을 사용하여 그래 핀 나노 리본 및 질소 / 붕소 도핑 된 탄소 나노 튜브 반응이 너무 느린 이유에 관한 연구, 개선하는 방법에 대한 질문입니다.
도전성 나노 튜브 나노 리본을 도핑하거나 교환 막 연료 전지는 수소 이온의 음극으로서 사용하는 데 도움이 화학 결합의 속성을 변경합니다. 표준 연료 전지, 수소 연료가 애노드에 첨가하고 양자로 분리하여 전자 : 음의 전자가 가용 전류로 흐르면 양성자가 음극으로 끌어 당겨 전자와 산소와 재결합하여 물을 만든다.
이것은 나노 때문에 곡률이 점에서보다 가지고. 나노 튜브 도펀트 및 화학적으로 변형 된 질소 - 도핑 된 탄소 나노 튜브 사이의 상호 작용이 가장 효과적으로 기능 더 얇게 할 수 있음을 발견 하였다 왜곡 화학 결합 에지는 용이하게 결합한다. 이들은 얇은 7 내지 10 옹스트롬의 반경이 가장 바람직한 것으로 나노 튜브.
음극 산소 감소를위한 효율적인 촉매를 개발하는 것은 양성자 교환막 연료 전지의 대규모 사용에 결정적이다.
풍부한 에지, 도핑 된 질소 및 붕소를 갖는 그래 핀 나노 리본은 산소가 양전하에 직접 연결될 수 있기 때문에 산소가 이중 결합을 형성 할 수있는 기회를 제공하는 산소 흡수 나노 튜브와 비슷한 성능을 보임이 증명되었다 Boron Yakobson은 "도핑 된 나노 튜브가 좋은 전망을 보이지만 나노 리본의 가장자리에서 질소를 대체하면 알려진 촉매 활성을 지닌 소위 피리딘 질소가 노출 될 수 있으므로 최상의 성능을 얻을 수 있습니다.
이제 팀은 실시간 연구 나노 전기 화학 공정과 불순물 및 결함 성능을 향상시킬 수있는 탄소 재료 사이의 더 나은 상호 작용을위한 새로운 방법의 개발이 요구.
