Bränsleceller som drivs av elektrokatalytiska reaktioner har potential att eliminera föroreningar orsakade av förbränning av fossila bränslen, om de kunde göras mer effektiva. Nyckeln till högre effektivitet är de kemiska reaktionerna på ytorna av de inblandade materialen. Ett internationellt team av forskare kikade djupt in i etanolens molekylära reaktioner på guldytor i alkaliska miljöer som vanligtvis ses i modellbränsleceller.

Bränsleceller omvandlar kemisk energi till ren elektrisk energi genom en serie reaktioner. Förändringar i ytkemin under dessa reaktioner kan påverka både den katalytiska effektiviteten och själva reaktionerna. Genom att ge grundläggande insikt i ytkemi, detta arbete ger forskarna en mer komplett bild av den katalytiska processen och kommer att hjälpa dem att designa bättre bränsleceller som kan användas för att driva en enda enhet som din bärbara dator eller ett lokalt elnät.

Forskare från den kinesiska vetenskapsakademin, Kinas nationella centrum för masspektrometri, och EMSL, the Environmental Molecular Sciences Laboratory, en användaranläggning för US Department of Energy Office of Science, designat och tillverkat ett kraftfullt sätt att visualisera omvandlingen av tunna guldytor inuti en direkt alkoholbränslecell. Detta arbete använde sig av EMSL:s time-of-flight sekundära jonmasspektrometer, och gjorde det möjligt för teamet att titta på de katalytiska reaktionernas molekylära funktion. Detta arbete gav direkta molekylära bevis på förändringarna som guld genomgår i dessa reaktioner. Forskarna identifierade också ytterligare aktiva platser - platser på ytan där den nödvändiga omvandlingen kan ske. Dessa och andra insikter kommer att ge användbar information för att optimera bränslecellseffektiviteten.