Дешевый гибрид превосходит редкий металл в качестве катализатора топливных элементов

Графеновые квантовые точки, созданные в Университете Райса, ухватываются за графеновые пластинки, как ракушки прикрепляются к корпусу лодки.  Эти точки улучшают свойства материалов, делая их лучше, чем платиновые катализаторы, для некоторых реакций в топливных элементах.

Химик лаборатории Райса Джеймс Тур в прошлом году создал из угля точки, известные как GQD, а теперь, объединив эти наноразмерные точки с микроскопическими листами графена, создал гибрид, который может в значительной степени сократить стоимость производства энергии на топливных элементах.

Данное исследование является предметом новой статьи в журнале Американского химического сообщества «ACS Nano».

В лаборатории обнаружили, что в процессе кипячения раствора GQD и оксида графена, они сочетаются в самоорганизующиеся наноразмерные пластинки, которые могут быть затем обработаны с помощью азота и бора.  Гибридный материал сочетает в себе преимущества каждого компонента: обилие краев, где происходят химические реакции, и превосходная проводимость между GQD, обеспеченная графеновой основой.  Бор и азот вместе добавляют еще больше каталитически активных участков в материале, чем любой элемент добавил бы в одиночку.

«GQD добавляют в систему огромное количество краев, что делает возможной реакцию восстановления кислорода — одну из двух необходимых реакций для работы в топливном элементе, — сказал Тур. — Графен обеспечивает требуемую проводящую матрицу. Таким образом, это превосходная гибридизация».

Материал Тура превзошел коммерческие гибриды платины и углерода, обычно встречающиеся в топливных элементах.  Материал показал реакции восстановления кислорода на 15 милливольт больше в положительном начальном потенциале и на 70 % большую плотность тока, чем катализаторы на основе платины.

Также Тур отметил, что материалы необходимы, чтобы сделать хлопьевидные гибриды намного дешевле.