Katalysatorer gjorda av kolnanorör doppad i en polymerlösning motsvarar energiuttaget och överträffar annars platinakatalysatorer i bränsleceller, ett team av Case Western Reserve University-ingenjörer har hittat.

Forskarna är säkra på att de kommer att kunna öka uteffekten och behålla de andra fördelarna genom att matcha den bästa nanorörslayouten och typen av polymer.

Men de har redan visat att den enkla tekniken kan slå ner en av de stora vägspärrarna för bränslecellsanvändning:kostnaden.

Platina, som motsvarar minst en fjärdedel av kostnaden för bränsleceller, säljs för närvarande för cirka $65, 000 per kilogram. Dessa forskare säger att deras nanorör med aktivt kol kostar cirka 100 dollar per kilogram.

Deras arbete publiceras i onlineupplagan av Journal of the American Chemical Society på http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/ja1112904.

"Det här är ett genombrott, " sa Liming Dai, en professor i kemiteknik och forskargruppsledaren.

Dai och forskningsmedarbetarna Shuangyin Wang och Dingshan Yu fann att genom att helt enkelt blötlägga kolnanorör i en vattenlösning av polymeren polydiallyldimetylammoniumklorid i ett par timmar, polymeren täcker nanorörets yta och drar en elektron delvis från kolet, skapar en positiv nettoladdning.

De placerade nanorören på katoden av en alkalisk bränslecell. Där, det laddade materialet fungerar som en katalysator för syrereduktionsreaktionen som producerar elektricitet samtidigt som det elektrokemiskt kombinerar väte och syre.

Vid testning, bränslecellen producerade lika mycket kraft som en identisk cell med en platinakatalysator.

Men de aktiverade nanorören håller längre och är mer stabila, sa forskarna. Till skillnad från platina, den kolbaserade katalysatorn:förlorar inte katalytisk aktivitet och, därför, effektivitet, över tid; är inte nedsmutsad av kolmonoxidpoising; och är fri från korsningseffekten med metanol. Metanol, ett flytande bränsle som är lättare att lagra och transportera än väte, minskar aktiviteten hos en platinakatalysator när bränslet passerar över från anoden till katoden i en bränslecell.

Den nya processen bygger på Dai-labbets tidigare arbete med kvävedopade kolnanorör som katalysator. I den processen, kväve, som var kemiskt bunden till kolet, drog elektron delvis från kolet för att skapa en laddning. Tester visade att de dopade rören tredubblade energiproduktionen från platina.

Dai sa att den nya processen är mycket enklare och billigare än att använda kvävedopade kolnanorör och han är säker på att hans labb också kommer att öka energiproduktionen. "Vi har inte optimerat systemet ännu."