(Phys.org) -- Ett nyutvecklat kolnanorörsmaterial kan hjälpa till att sänka kostnaderna för bränsleceller, katalysatorer och liknande energirelaterad teknik genom att ersätta dyra platinakatalysatorer.

Den ädla metallen platina har länge varit uppskattad för sin förmåga att stimulera viktiga kemiska reaktioner i en process som kallas katalys, men för mer än $1, 000 ett uns, dess höga pris är en begränsande faktor för applikationer som bränsleceller, som förlitar sig på metallen.

På jakt efter ett billigt alternativ, ett team inklusive forskare från Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory vände sig till kol, ett av de rikligaste elementen. Leds av Stanford Universitys Hongjie Dai, teamet utvecklade ett flerväggigt kolnanorörskomplex som består av cylindriska ark av kol.

När den yttre väggen av komplexet delvis "öppnades upp" med tillsats av ammoniak, materialet visade sig uppvisa katalytiska egenskaper jämförbara med platina. Även om forskarna misstänkte att komplexets egenskaper berodde på tillsatt kväve och järnföroreningar, de kunde inte verifiera materialets kemiska beteende förrän ORNL-mikroskopister avbildade det på atomnivå.

"Med konventionell transmissionselektronmikroskopi, det är svårt att identifiera element, " sa teammedlemmen Juan-Carlos Idrobo från ORNL. "Med en kombination av bildbehandling och spektroskopi i vårt sveptransmissionselektronmikroskop, identifieringen av elementen är enkel eftersom intensiteten på bilderna i nanoskala talar om vilket element det är. Ju ljusare intensiteten är, desto tyngre element. Spektroskopi kan sedan identifiera det specifika elementet. "

ORNL mikroskopisk analys bekräftade att kväve- och järnelementen verkligen var inkorporerade i kolstrukturen, orsakar de observerade katalytiska egenskaperna liknande de hos platina. Nästa steg för teamet är att förstå förhållandet mellan kvävet och järnet för att avgöra om elementen fungerar tillsammans eller oberoende.