(Phys.org) — Genom att använda den kanadensiska ljuskällans (CLS) synkrotron, forskare har upptäckt ett sätt att skapa billigare bränsleceller genom att dela upp normalt dyr platinametall i nanopartiklar (eller till och med enstaka atomer) för användning i allt från bilar till datorer.
Forskningsresultaten, ledd av Western Universitys Xueliang (Andy) Sun och Tsun-Kong (T.K.) Sham, publicerades nyligen av Vetenskapliga rapporter , Naturen är online, fri tillgång, multidisciplinär publikation:"Single-atom Catalysis Using Pt/Graphene Achieved through Atomic Layer Deposition."
Efter att ha samarbetat med forskare från McMaster University, CLS synkrotron, och Ballard Power Systems Inc., Sun och Sham utvecklade en metod för att använda atomlagerdeposition (ALD). Denna ytvetenskapliga teknik används för att deponera kemiska föreningar, för att skapa enatomskatalysatorer. Detta är en stor välsignelse för den trehövdade kampen mot globala energibehov, uttömning av fossila bränslereserver, och miljöföroreningsproblem.
"Platina, vilket är väldigt dyrt, används ofta som katalysator men bara ytatomerna gör jobbet, säger Sun, Kanada forskarstol i nanomaterial för energiomvandling och lagring. "Resten av atomerna, under ytan, har ingen funktion som katalysator så du betalar i princip för 100 procent av platina men använder bara 10 till 20 procent."
"Genom att sprida platina, var och en av atomerna ökar effektiviteten, säger Sham, Kanada forskarstol i material och synkrotronstrålning. "Att sprida platina ger också mycket mer valuta för pengarna, vilket gör regeringen, industri och konsumenter mycket nöjda."
Sham säger att synkrotronstrålning och ett transmissionselektronmikroskop med ultrahög upplösning spelar en stor roll för att spåra platinas kemiska egenskaper och dess prestanda, förklarar att tekniken i princip delar upp platina i så "små som möjligt" delar, så att ytan kan maximeras.
Forskare kunde hitta dessa resultat med hjälp av Hard X-ray MicroAnalysis (HXMA) strållinjen vid CLS – en av de bästa anläggningarna i världen för bränslecellsforskning, säger CLS chef för industrivetenskap, Jeff Cutler.
"Att göra framsteg inom bränslecellsteknik är ett extremt viktigt uppdrag för forskare, " säger Cutler. "CLS-synkrotronen är en av de bästa anläggningarna i världen för att bedriva denna typ av nanomaterialforskning och Ballard Power Systems är ett av de främsta bränslecellsteknologiföretagen. Genom att arbeta med denna industripartner hoppas vi kunna ge dem insikter som kommer att vara viktiga för produktionen av nästa generations bränsleceller."
Siyu Ye, Huvudforskare med Ballard Power Systems, tror att samarbetet var nyckeln till att få framgångsrika resultat.
"Ballard Power Systems Inc. är en global ledare inom bränslecellsteknologi och genom att arbeta med forskare vid Canadian Light Source, Western University och McMaster University, vi kunde göra stora framsteg mot att producera billigare och mer effektiva bränslecellskatalysatorer, " säger Ye. "Platina är ett dyrbart material men en fantastisk katalysator. Genom att använda mindre av detta material på ett mer effektivt sätt, bränsleceller kan göras mer kostnadseffektiva, och därmed stödja en bred kommersialisering."
