(Phys.org) — Met behulp van de Canadian Light Source (CLS) synchrotron, onderzoekers hebben een manier ontdekt om goedkopere brandstofcellen te maken door normaal duur platinametaal te verdelen in nanodeeltjes (of zelfs enkele atomen) voor gebruik in alles, van auto's tot computers.

De onderzoeksresultaten, geleid door Xueliang (Andy) Sun en Tsun-Kong (T.K.) Sham van de Western University, werden onlangs gepubliceerd door Wetenschappelijke rapporten , De natuur is online, vrije toegang, multidisciplinaire publicatie:"Single-atom Catalysis Using Pt/Graphene Achieved through Atomic Layer Deposition."

Na samenwerking met onderzoekers van McMaster University, de CLS-synchrotron, en Ballard Power Systems Inc., Sun en Sham ontwikkelden een methode om atomaire laagafzetting (ALD) te gebruiken. Deze oppervlaktewetenschapstechniek wordt gebruikt voor het afzetten van chemische verbindingen, om katalysatoren met één atoom te maken. Dit is een grote zegen voor de driekoppige strijd tegen de wereldwijde energievraag, uitputting van fossiele brandstoffen, en milieuvervuilingsproblemen.

"Platina, wat erg duur is, wordt vaak als katalysator gebruikt, maar alleen de oppervlakte-atomen doen het werk, " zegt zon, Canada Research Chair in nanomaterialen voor energieconversie en -opslag. "De rest van de atomen, onder het oppervlakte, hebben geen functie als katalysator, dus je betaalt in principe voor 100 procent van het platina, maar gebruikt slechts 10 tot 20 procent."

"Door het platina te verspreiden, elk van de atomen verhoogt de efficiëntie, " zegt Sham, Canada Research Chair in materialen en synchrotronstraling. "Het verspreiden van platina biedt ook veel meer waar voor ons geld, waardoor de overheid, industrie en consumenten zeer tevreden."

Sham zegt dat synchrotronstraling en een transmissie-elektronenmicroscoop met ultrahoge resolutie een grote rol spelen bij het volgen van de chemische eigenschappen van platina en zijn prestaties. uitleggend dat de techniek platina in feite in zo "klein mogelijke" delen verdeelt, zodat het oppervlak kan worden gemaximaliseerd.

Wetenschappers konden deze resultaten vinden met behulp van de Hard X-ray MicroAnalysis (HXMA)-bundellijn bij de CLS - een van de beste faciliteiten ter wereld voor brandstofcelonderzoek, zegt CLS-directeur Industriële Wetenschappen, Jef Cutler.

"Vooruitgang boeken in brandstofceltechnologie is een uiterst belangrijk mandaat voor wetenschappers, ", zegt Cutler. "De CLS-synchrotron is een van de beste faciliteiten ter wereld om dit soort nanomateriaalonderzoek uit te voeren en Ballard Power Systems is een van de topbedrijven op het gebied van brandstofceltechnologie. Door samen te werken met deze industriepartner hopen we hen inzicht te geven dat belangrijk zal zijn voor de productie van de volgende generatie brandstofcellen."

Siyu, Hoofdonderzoeker bij Ballard Power Systems, denkt dat de samenwerking de sleutel was tot succesvolle resultaten.

"Ballard Power Systems Inc. is een wereldleider in brandstofceltechnologie en door samen te werken met onderzoekers van de Canadian Light Source, Western University en McMaster University, we hebben grote vooruitgang geboekt in de richting van de productie van goedkopere en efficiëntere brandstofcelkatalysatoren, " zegt Ye. "Platinum is een kostbaar materiaal, maar een geweldige katalysator. Door minder van dit materiaal op een efficiëntere manier te gebruiken, brandstofcellen kunnen kosteneffectiever worden gemaakt, en zo wijdverbreide commercialisering ondersteunen."