(Phys.org) -- Een nieuw ontwikkeld materiaal van koolstofnanobuisjes kan de kosten van brandstofcellen helpen verlagen, katalysatoren en soortgelijke energiegerelateerde technologieën door een vervanging te bieden voor dure platinakatalysatoren.

Het edelmetaal platina wordt al lang gewaardeerd om zijn vermogen om belangrijke chemische reacties op gang te brengen in een proces dat katalyse wordt genoemd. maar voor meer dan $1, 000 een ons, de hoge prijs is een beperkende factor voor toepassingen zoals brandstofcellen, die afhankelijk zijn van het metaal.

Op zoek naar een goedkoop alternatief, een team met onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy ging over op koolstof, een van de meest voorkomende elementen. Onder leiding van Hongjie Dai van Stanford University, het team ontwikkelde een meerwandig koolstofnanobuisjescomplex dat bestaat uit cilindrische koolstofplaten.

Nadat de buitenmuur van het complex gedeeltelijk was "uitgepakt" met toevoeging van ammoniak, het materiaal bleek katalytische eigenschappen te vertonen die vergelijkbaar zijn met platina. Hoewel de onderzoekers vermoedden dat de eigenschappen van het complex te wijten waren aan toegevoegde stikstof- en ijzerverontreinigingen, ze konden het chemische gedrag van het materiaal niet verifiëren totdat ORNL-microscopistes het op atomair niveau in beeld brachten.

"Met conventionele transmissie-elektronenmicroscopie, het is moeilijk om elementen te identificeren, "zei teamlid Juan-Carlos Idrobo van ORNL. "Met behulp van een combinatie van beeldvorming en spectroscopie in onze scanning transmissie-elektronenmicroscoop, de identificatie van de elementen is eenvoudig omdat de intensiteit van de afbeeldingen op nanoschaal je vertelt welk element het is. Hoe helderder de intensiteit, hoe zwaarder het element. Spectroscopie kan dan het specifieke element identificeren. "

ORNL-microscopische analyse bevestigde dat de stikstof- en ijzerelementen inderdaad in de koolstofstructuur waren opgenomen, waardoor de waargenomen katalytische eigenschappen vergelijkbaar zijn met die van platina. De volgende stap voor het team is om de relatie tussen stikstof en ijzer te begrijpen om te bepalen of de elementen samenwerken of onafhankelijk zijn.