Forskning mellan University of Liverpool och University of Alicante Spain, har identifierat ytarter med låg potential på den ledande bränslecellskatalysatorn, platina (Pt), vilket är betydelsefullt för utvecklingen av vätebränslecellsteknologi.

I en artikel publicerad i tidskriften Nature Communications , undersökte forskare från University of Liverpools Stephenson Institute for Renewable Energy (SIRE) adsorptionen av OH-arter (hydroxylanjon) på lågkoordinerade Pt-atomer med hjälp av en mycket känslig spektroskopisk teknik som kallas SHINERS (Shell Isolated Nanoparticles for Enhanced Raman Spectroscopy). Med hjälp av SHINERS-metoderna visade de att OH adsorberas vid mer negativa potentialer än man tidigare trott.

Väte (H₂ ) Bränsleceller växer fram som nästa revolution inom transport. I dessa enheter reagerar energin som lagras i väte med syre från luften för att producera elektricitet som driver elfordonet. Vätebränsleceller använder platina för att katalysera reaktionerna inuti dem:syrereduktionsreaktionen och väteoxidationsreaktionen.

Även om bilar, bussar och lastbilar som drivs av bränsleceller redan finns på marknaden, är den höga kostnaden för platina som krävs en av de största nackdelarna med denna teknik. Att minska mängden platina som behövs för cellerna, eller till och med ersätta den med en billigare och effektivare katalysator kräver en djup förståelse, på molekylär nivå, av hur reaktionerna i bränslecellerna på platinas yta.

Hittills har man antagit att ytan av platina var "ren" från andra arter vid de potentialer vid vilka reaktionerna äger rum. Denna studie har dock visat att hydroxylanjoner adsorberas på ytan av platina vid mycket låga potentialer, vilket har en betydande inverkan på förståelsen av hur syrereduktionsreaktionen sker och på sökandet efter effektivare katalysatorer för denna reaktion.

För att erhålla dessa resultat använde de en kombination av elektrokemiska tekniker utformade för att skilja mellan de olika processer som äger rum på ytan och Raman-spektroskopi, med hjälp av en mycket ny utveckling som har möjliggjort detektering, för första gången, den adsorberade hydroxylanjonen.

Julia Fernández Vidal, en Ph.D. student med SIRE, ledde de avancerade Raman-mätningarna. Hon sa:"Genom systematiska elektrokemiska och spektroskopiska undersökningar observerade vi den spektrala signalen för OH-adsorption. SHINERS-metoden är mycket kraftfull teknik eftersom den tillåter detektering av det molekylära monoskiktet vid elektrodytan, och att vi kan observera detta experimentellt är ganska anmärkningsvärt och mycket spännande."

Uppsatsen, "Undersöka närvaron av adsorberade arter på Pt-steg vid låga potentialer," publiceras i Nature Communications . + Utforska vidare

Nya mekanismer för aktivitetsförbättring på bimetalliska katalysatorer för vätegenerering och bränsleceller