Ateando fogo acima células de combustível com nanotecnologia

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Nanotecnologia pode melhorar a eficiência das células de combustível de várias maneiras. As células de combustível requerem o movimento de iões através de membranas. Ao usar nanoporos, você pode limitar o que recebe através das membranas e controlar melhor a reação que ocorre.

Os investigadores têm tampado as extremidades de nanoporos para interceptar a solução ácida no interior da membrana, melhorando assim o transporte de iões hidrogénio através da membrana em baixa humidade. Esta capacidade abre a possibilidade de fazer células de combustível que operam em uma ampla gama de condições de umidade.

Um catalisador, geralmente de platina, faz com que as reacções de células de combustível a temperaturas mais baixas ocorrem mais facilmente. Uma segunda maneira que a nanotecnologia pode melhorar a eficiência das células de combustível envolve a melhoria da catalisador. Os investigadores utilizar nanopartículas para aumentar a área de superfície disponível para as reacções, tornando, assim, a reacção mais eficiente - e menos dispendioso por causa menos platina é necessária.

Por fim, pode produzir nano tanques de armazenamento de hidrogénio pequeno e leve o suficiente para utilizar em veículos. As ligações de hidrogénio para carbono facilmente, assim que os investigadores têm investigado o armazenamento de hidrogénio em grafeno. Porque grafeno é apenas um átomo de espessura, que tem a exposição de carbono por peso dos materiais de maior área de superfície. alta energia de ligação de hidrogénio-para-carbono e exposição de carbono de elevada ea superficial fazer grafeno um bom candidato para o armazenamento de hidrogénio.

Vários grupos estão explorando o uso da nanotecnologia para melhorar a eficiência das células de combustível.

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• Pesquisadores da SLAC National Accelerator Laboratory desenvolveram uma maneira de usar 80 por cento menos de platina para o cátodo em células de combustível, o que poderia reduzir significativamente o seu custo. Os investigadores de liga de platina com cobre em nanopartulas e, em seguida, removido o cobre a partir da superfície das nanopartículas, fazendo com que os átomos de platina a mover-se mais perto uns dos outros.

  O espaçamento reduzido entre átomos (chamada espaçamento da rede) Muda a estrutura electrónica dos átomos de platina de modo que os iões de oxigénio são separados mais facilmente libertado, fazendo com que o catalisador mais eficaz. Um catalisador mais eficaz significa que menos catalisador é necessária.

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  Outra forma de reduzir o uso de platina em catodos de células de combustível está sendo desenvolvido por pesquisadores da Universidade Brown. Eles depositada uma camada espessa de um nanómetro de platina e ferro em nanoparticulas esféricas de paládio.

  Em testes de laboratório, eles descobriram que uma célula de combustível, utilizando um catalisador feito com estas nanopartículas gerado 12 vezes mais do que uma corrente contendo um catalisador que utiliza platina pura. A célula de combustível também durou dez vezes mais. Os pesquisadores acreditam que esta melhoria se deve a uma transferência mais eficiente de elétrons.

• De hidrogénio produzido a partir de hidrocarbonetos, tais como óleo ou gás natural, contém monóxido de carbono. Para utilizar este em células de combustível de hidrogénio, monóxido de carbono tem de ser removido, o que aumenta o custo.

  Pesquisadores da Universidade de Cornell descobriram uma maneira de reduzir a quantidade de platina utilizado na célula de combustível e aumentar a tolerância da célula de combustível para alguns contaminantes no combustível de hidrogênio, o que diminui o custo de produção do hidrogênio.

• Os investigadores na Universidade de Illinois desenvolveram uma membrana de permuta de protões utilizando uma camada de silício com poros que são cerca de 5 nanometros de diâmetro e cobertas por uma camada de sílica porosa. A camada de sílica assegura que a água permanece no nanoporos. A água combina com as moléculas de ácido ao longo da parede dos nanoporos para formar uma soluo ida, proporcionando uma via fácil para os iões hidrogénio através da membrana.

  Esta membrana tinha muito melhor condutividade de iões de hidrogénio (100 vezes melhor) em condições de baixa humidade do que a membrana normalmente utilizados em células de combustível. Esta abordagem pode resultar na criação de células de combustível que operam em ambientes com uma vasta gama de umidade.

  

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