Brandstofcellen maken elektriciteit door chemische reacties. Een belangrijke reactie is het combineren van zuurstof met waterstof om water te maken terwijl energie vrijkomt in de vorm van elektronen. De snelheid van deze conversie is meestal traag. Het vereist de aanwezigheid van een katalysator zoals platina. In dit onderzoek, een team ontwikkelde een uitloogproces om ultrafijne gekartelde platina-nanodraden te produceren. De draden hebben een buitengewone oppervlakteactiviteit en grote oppervlakten. gecombineerd, deze eigenschappen leveren een katalysator op met een recordhoge conversieratio.

De bevindingen bieden een nieuwe strategie voor het ontwerp van zeer efficiënte op platina gebaseerde katalysatoren. Dergelijke katalysatoren kunnen de benodigde hoeveelheid duur platina drastisch verminderen. Deze katalysatoren kunnen de kosten van brandstofcellen verlagen.

Platina is een essentieel element voor het katalyseren van de zuurstofreductiereactie die cruciaal is voor brandstofceloperaties, een technologie die elektriciteit opwekt uit chemische reacties van waterstof en zuurstof. De hoge kosten van platina is een primaire factor die de acceptatie van elektriciteitsopwekkende brandstofcellen beperkt. Een maatstaf voor de efficiëntie van de platinakatalysator is de massaactiviteit - de katalytische activiteit gedeeld door het gewicht van platina. Er moeten hogere massa-activiteiten worden gerealiseerd om het benodigde platinagebruik te verminderen en de brandstofcelkosten te verlagen. Om de activiteit van de platinamassa te verbeteren, moeten zowel de specifieke activiteit als het elektrochemisch actieve oppervlak van de katalysator worden geoptimaliseerd.

Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Los Angeles, ontdekten dat ze nanodraden met een platina-kern en een nikkeloxide-omhulsel konden omzetten, gemaakt door oplossingssynthesetechnieken, in platina-nikkellegeringen nanodraden door middel van een thermisch gloeiproces. Het team zou de draden vervolgens kunnen transformeren in gekartelde platina-nanodraden via elektrochemische dealloying of uitloging. De gekartelde nanodraden vertonen een massa-activiteit van 13,6 ampère per milligram platina, wat bijna het dubbele is van de beste eerder gerapporteerde waarden. Reactieve moleculaire dynamica-simulaties (een soort computermodellering van het materiaal) suggereren dat de sterk gestresste, ondergecoördineerde oppervlaktestructuren versterken de gewenste reactie meer dan de ontspannen oppervlakken van andere platinakatalysatorstructuren.