Elfordon med bränsleceller (FCEV) är ett miljövänligt transportmedel som kommer att ersätta förbränningslok. FCEV erbjuder flera fördelar som kort laddningstid och lång körsträcka. Den alltför höga kostnaden för platina som används som bränslecellskatalysator leder dock till ett begränsat utbud av FCEV. Det har gjorts omfattande forskning om icke-ädelmetallkatalysatorer som järn och kobolt för att ersätta platina; Det är dock fortfarande utmanande att hitta substitut för platina på grund av låg prestanda och låg stabilitet hos oädelmetallkatalysatorer.

En forskargrupp ledd av Dr. Sung Jong Yoo från Hydrogen Fuel Cell Research Center vid Korea Institute of Science and Technology (KIST) genomförde gemensam forskning med professor Jinsoo Kim från Kyung Hee University och professor Hyung-Kyu Lim från Kangwon National University; de tillkännagav att de har utvecklat en enda atomär koboltbaserad katalysator med cirka 40 % förbättrad prestanda och stabilitet jämfört med samtida koboltnanopartikelkatalysatorer. Deras forskning är publicerad i Applied Catalysis B:Environmental .

Konventionella katalysatorer syntetiseras vanligtvis via pyrolys, där övergångsmetallprekursorer och kol blandas vid 700–1000 ℃. På grund av metallaggregering och en låg specifik ytarea hade katalysatorerna som erhölls genom denna process en begränsad aktivitet. Följaktligen har forskare fokuserat på att syntetisera enatomära katalysatorer; tidigare rapporterade enatomiska katalysatorer kan dock endast tillverkas i små mängder eftersom de kemiska ämnen och syntesmetoder som användes varierade beroende på typen av den syntetiserade katalysatorn. Därför har forskningen fokuserat på prestandaförbättring av katalysatorn snarare än på tillverkningsprocessen.

För att lösa detta problem implementerades spraypyrolysmetoden med en industriell luftfuktare. Droppformade partiklar erhölls genom att snabbt värmebehandla de droppar som erhållits från en luftfuktare. Detta kan möjliggöra massproduktion genom en kontinuerlig process, och alla metaller kan lätt produceras till partiklar. Materialen som används för syntes av metallpartiklar bör vara vattenlösliga eftersom partiklarna tillverkas genom en industriell luftfuktare.

Det bekräftades att de koboltbaserade enatomära katalysatorerna som utvecklats genom denna process uppvisar utmärkt stabilitet såväl som bränslecellsprestanda och är 40 % överlägsna jämfört med konventionella koboltkatalysatorer. Koboltbaserade katalysatorer orsakar också sidoreaktioner i bränsleceller; dock har beräkningsvetenskap visat att katalysatorer tillverkade via spraypyrolys leder till framåtreaktioner i bränsleceller.

Dr Yoo förtydligade, "Genom denna forskning har en process som kan möjliggöra avsevärd förbättring av massproduktionen av koboltbaserade enatomära katalysatorer utvecklats, och driftsmekanismen för koboltbaserade katalysatorer har klarlagts genom nära analyser och beräkningar. vetenskap. Dessa resultat förväntas fungera som indikatorer för framtida forskning om koboltkatalysatorer." De tillade också, "Vi planerar att utöka omfattningen av framtida forskning för att utforska inte bara katalysatorer för bränsleceller, utan även miljökatalysatorer, vattenelektrolys och batterifält." + Utforska vidare

Storskaliga syntesmetoder för enatomskatalysatorer för alkaliska bränsleceller