Katalysatoren gemaakt van koolstofnanobuisjes gedompeld in een polymeeroplossing evenaren de energie-output en presteren anders beter dan platinakatalysatoren in brandstofcellen, heeft een team van ingenieurs van Case Western Reserve University gevonden.

De onderzoekers zijn er zeker van dat ze het uitgangsvermogen kunnen verhogen en de andere voordelen kunnen behouden door de beste lay-out en het type polymeer van de nanobuis te matchen.

Maar ze hebben al bewezen dat de eenvoudige techniek een van de belangrijkste obstakels voor het gebruik van brandstofcellen kan wegnemen:de kosten.

Platina, die ten minste een kwart van de kosten van brandstofcellen vertegenwoordigen, verkoopt momenteel voor ongeveer $ 65, 000 per kilo. Deze onderzoekers zeggen dat hun actieve koolstofnanobuisjes ongeveer $ 100 per kilogram kosten.

Hun werk is gepubliceerd in de online editie van Tijdschrift van de American Chemical Society op http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/ja1112904.

"Dit is een doorbraak, " zei Liming Dai, een professor in de chemische technologie en de leider van het onderzoeksteam.

Dai en onderzoeksmedewerkers Shuangyin Wang en Dingshan Yu ontdekten dat door simpelweg koolstofnanobuisjes een paar uur in een waterige oplossing van het polymeer polydiallyldimethylammoniumchloride te laten weken, het polymeer bedekt het oppervlak van de nanobuis en trekt een elektron gedeeltelijk uit de koolstof, het creëren van een netto positieve lading.

Ze plaatsten de nanobuisjes op de kathode van een alkalische brandstofcel. Daar, het geladen materiaal werkt als een katalysator voor de zuurstofreductiereactie die elektriciteit produceert terwijl waterstof en zuurstof elektrochemisch worden gecombineerd.

Bij het testen, de brandstofcel produceerde evenveel vermogen als een identieke cel met behulp van een platinakatalysator.

Maar de geactiveerde nanobuisjes gaan langer mee en zijn stabieler, aldus de onderzoekers. In tegenstelling tot platina, de op koolstof gebaseerde katalysator:verliest geen katalytische activiteit en, daarom, efficiëntie, overuren; wordt niet vervuild door koolmonoxide; en is vrij van het crossover-effect met methanol. methanol, een vloeibare brandstof die gemakkelijker op te slaan en te vervoeren is dan waterstof, vermindert de activiteit van een platinakatalysator wanneer de brandstof overgaat van de anode naar de kathode in een brandstofcel.

Het nieuwe proces bouwt voort op het eerdere werk van het Dai-lab met behulp van met stikstof gedoteerde koolstofnanobuizen als katalysator. In dat proces, stikstof, die chemisch gebonden was aan de koolstof, trok elektron gedeeltelijk uit de koolstof om een ​​​​lading te creëren. Testen toonden aan dat de gedoteerde buizen de energie-output van platina verdrievoudigden.

Dai zei dat het nieuwe proces veel eenvoudiger en goedkoper is dan het gebruik van met stikstof gedoteerde koolstofnanobuizen en hij is ervan overtuigd dat zijn laboratorium ook de energie-output zal verhogen. "We hebben het systeem nog niet geoptimaliseerd."