Brandstofcellen, die de aandacht trekken als milieuvriendelijke energiebron, tegelijkertijd elektriciteit en warmte verkrijgen door de omgekeerde reactie van waterelektrolyse. Daarom, de katalysator die de reactie-efficiëntie verhoogt, is direct verbonden met de prestaties van de brandstofcel. hieraan, een gezamenlijk onderzoeksteam van POSTECH-UNIST is een stap dichter bij de ontwikkeling van hoogwaardige katalysatoren gekomen door voor het eerst de ex-oplossing en faseovergangsverschijnselen op atomair niveau aan het licht te brengen.

Een gezamenlijk onderzoeksteam van professor Jeong Woo Han en Ph.D. kandidaat Kyeounghak Kim van POSTECH's Department of Chemical Engineering, en professor Guntae Kim van UNIST hebben het mechanisme blootgelegd waarmee PBMO - een katalysator die wordt gebruikt in brandstofcellen - wordt getransformeerd van perovskietstructuur naar gelaagde structuur met nanodeeltjes ex-oplossing1 naar het oppervlak, bevestigt zijn potentieel als een elektrode en een chemische katalysator. Deze onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd als een buitenblad van de Energie en milieuwetenschappen , een internationaal tijdschrift op het gebied van energie.

Katalysatoren zijn stoffen die chemische reacties versterken. PBMO (Pr _0,5 Ba _0,5 MnO ₃ -δ), een van de katalysatoren voor brandstofcellen, staat bekend als een materiaal dat stabiel werkt, zelfs wanneer het direct als koolwaterstof wordt gebruikt, geen waterstof. Vooral, het vertoont een hoge ionische geleidbaarheid omdat het verandert in een gelaagde structuur onder een reductieomgeving die zuurstof verliest. Tegelijkertijd, het ex-oplossingsfenomeen treedt op waarbij de elementen in het metaaloxide naar het oppervlak segregeren.

Dit fenomeen treedt vrijwillig op onder een reductieomgeving zonder enig specifiek proces. Terwijl de elementen in het materiaal naar de oppervlakte komen, de stabiliteit en prestaties van de brandstofcel verbeteren enorm. Echter, het was moeilijk om de materialen te ontwerpen omdat het proces waardoor deze hoogwaardige katalysatoren werden gevormd onbekend was.

Door te focussen op deze kenmerken, het onderzoeksteam bevestigde dat het proces een faseovergang doormaakt, deeltje ex-oplossing, en katalysatorvorming. Dit werd bewezen met behulp van de eerste-principes-berekening op basis van kwantummechanica en het in-situ XRD2-experiment waarmee realtime kristalstructuurveranderingen in materialen kunnen worden waargenomen. De onderzoekers bevestigden ook dat de op deze manier ontwikkelde oxidatiekatalysator tot vier keer betere prestaties vertoont dan de conventionele katalysatoren, verifiëren dat deze studie van toepassing is op verschillende chemische katalysatoren.

"We waren in staat om de materialen in atomaire eenheden nauwkeurig te begrijpen die moeilijk te bevestigen waren in eerdere experimenten, en met succes aangetoond dat het zo de beperkingen van bestaand onderzoek overwint door materialen in atomaire eenheden nauwkeurig te begrijpen, die moeilijk te bevestigen waren in bestaande experimenten, en met succes demonstreren, ", legt professor Jeong Woo Han uit, die de studie leidde. "Omdat deze ondersteunende materialen en nanokatalysatoren kunnen worden gebruikt voor het verminderen van uitlaatgassen, sensoren, brandstofcellen, chemische katalysatoren, enzovoort., actief onderzoek op tal van gebieden wordt verwacht in de toekomst."