fr.chemi3t
08-10-2012, 10:14 PM
شيميدانان در دانشگاه براون يک نانوذره فلزي سه‌گانه ساخته‌اند که در مقايسه با همه کاتاليست‌هاي نانوذره‌اي که تاکنون مطالعه شده‌اند، در واکنش‌هاي پيل سوختي عملکرد بهتر و دوام بيشتري دارد. نکته کليدي، افزودن طلا است که منجر به ساختار بلوري يکنواخت‌تر مي‌شود و مونواکسيد کربن را از واکنش حذف مي‌کند.
يکي از محدوديت‌هاي مهم فناوري پيل سوختي، کاتاليست آن است. عيب پلاتين (علاوه بر هزينه بالا) اين است که مونواکسيد کربن در واکنش‌هاي پيل‌هاي سوختي که بوسيله مواد آلي شبيه اسيد فرميک توان مي‌گيرند، را جذب مي‌کند. اکنون محققان دانشگاه براون نانوکاتاليستي ساخته‌اند که ادعا مي‌کنند که در مقايسه با همه ديگر کاتاليست‌ها در واکنش‌هاي پيل سوختي اسيد فرميک، بهترين عملکرد را دارد. آنها مي‌گويند که نانوذره آهن- پلاتين- طلاي (FePtAu) 4 نانومتري‌شان از ديگر کاتاليست‌هاي نانوذره‌اي بررسي‌شده، جريان بالاتري بر واحد جرم، توليد مي‌کند. بعلاوه اين نانوذره سه فلزي بعد از 13 ساعت از شروع واکنش هنوز بخوبي عمل مي‌کرد.
http://pnu-club.com/imported/2012/08/508.jpg
اتم‌هاي طلا مکان‌هاي منظمي براي اتم‌هاي آهن و پلاتين ايجاد مي‌کنند و مونواکسيد کربن را از واکنش‌هاي پيل سوختي حذف مي‌کنند.
طلا نقش کليدي در اين واکنش بازي مي‌کند. اولا، بعنوان سازمان‌دهنده نظم و ترتيب عمل مي‌کند که منجر به لايه‌هاي يکنواخت از اتم‌هاي آهن و پلاتين در اين نانوذرات مي‌شود. سپس اتم‌هاي طلا خارج‌شده و به سطح بيروني اين آرايش نانوذره‌اي متصل مي‌شوند. طلا در نظم‌دهي اتم‌هاي آهن و طلا مؤثر است، زيرا اتم‌هاي طلا در ابتدا فضاي اضافي داخل کره نانوذره‌اي ايجاد مي‌کنند. هنگامي که اتم‌هاي طلا در نتيجه گرم‌شدن، به سطح نفوذ مي‌کنند، اتم‌هاي آهن و پلاتين براي آرايش خودشان فضاي بيشتري پيدا مي‌کنند.
طلا همچنين با کاتاليز اکسيداسيون مونواکسيد کربن، آن را از واکنش حذف مي‌کند. مونواکسيد کربن، علاوه بر خطري که براي تنفس دارد، به خوبي با اتم‌هاي آهن و پلاتين پيوند داده و عملکرد کاتاليستي آنها را کاهش مي‌دهد. طلا با زدودن آن از اين واکنش، عملکرد کاتاليست آهن- پلاتين را بهبود مي‌دهد.
در آزمايش‌ها، اين نانوکاتاليست FePtAu به فعاليت حدود 2810 ميلي‌آمپر بر ميلي‌گرم پلاتين (فعاليت- جرمي، يا جريان توليد شده بر هر ميلي‌گرم از پلاتين) رسيد که در بين همه کاتاليست‌هاي نانوذره‌اي که تاکنون گزارش شده‌اند، بالاترين است. بعد از 13 ساعت فعاليت جرمي آن به 2600 ميلي‌آمپر بر ميلي‌گرم پلاتين رسيد که 93 درصد مقدار اوليه‌اش است.
اين محققان جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي Journal of the American Chemical Society منتشر کرده‌اند.
يکي از محدوديت‌هاي مهم فناوري پيل سوختي، کاتاليست آن است. عيب پلاتين (علاوه بر هزينه بالا) اين است که مونواکسيد کربن در واکنش‌هاي پيل‌هاي سوختي که بوسيله مواد آلي شبيه اسيد فرميک توان مي‌گيرند، را جذب مي‌کند. اکنون محققان دانشگاه براون نانوکاتاليستي ساخته‌اند که ادعا مي‌کنند که در مقايسه با همه ديگر کاتاليست‌ها در واکنش‌هاي پيل سوختي اسيد فرميک، بهترين عملکرد را دارد. آنها مي‌گويند که نانوذره آهن- پلاتين- طلاي (FePtAu) 4 نانومتري‌شان از ديگر کاتاليست‌هاي نانوذره‌اي بررسي‌شده، جريان بالاتري بر واحد جرم، توليد مي‌کند. بعلاوه اين نانوذره سه فلزي بعد از 13 ساعت از شروع واکنش هنوز بخوبي عمل مي‌کرد.
http://pnu-club.com/imported/2012/08/508.jpg
اتم‌هاي طلا مکان‌هاي منظمي براي اتم‌هاي آهن و پلاتين ايجاد مي‌کنند و مونواکسيد کربن را از واکنش‌هاي پيل سوختي حذف مي‌کنند.
طلا نقش کليدي در اين واکنش بازي مي‌کند. اولا، بعنوان سازمان‌دهنده نظم و ترتيب عمل مي‌کند که منجر به لايه‌هاي يکنواخت از اتم‌هاي آهن و پلاتين در اين نانوذرات مي‌شود. سپس اتم‌هاي طلا خارج‌شده و به سطح بيروني اين آرايش نانوذره‌اي متصل مي‌شوند. طلا در نظم‌دهي اتم‌هاي آهن و طلا مؤثر است، زيرا اتم‌هاي طلا در ابتدا فضاي اضافي داخل کره نانوذره‌اي ايجاد مي‌کنند. هنگامي که اتم‌هاي طلا در نتيجه گرم‌شدن، به سطح نفوذ مي‌کنند، اتم‌هاي آهن و پلاتين براي آرايش خودشان فضاي بيشتري پيدا مي‌کنند.
طلا همچنين با کاتاليز اکسيداسيون مونواکسيد کربن، آن را از واکنش حذف مي‌کند. مونواکسيد کربن، علاوه بر خطري که براي تنفس دارد، به خوبي با اتم‌هاي آهن و پلاتين پيوند داده و عملکرد کاتاليستي آنها را کاهش مي‌دهد. طلا با زدودن آن از اين واکنش، عملکرد کاتاليست آهن- پلاتين را بهبود مي‌دهد.
در آزمايش‌ها، اين نانوکاتاليست FePtAu به فعاليت حدود 2810 ميلي‌آمپر بر ميلي‌گرم پلاتين (فعاليت- جرمي، يا جريان توليد شده بر هر ميلي‌گرم از پلاتين) رسيد که در بين همه کاتاليست‌هاي نانوذره‌اي که تاکنون گزارش شده‌اند، بالاترين است. بعد از 13 ساعت فعاليت جرمي آن به 2600 ميلي‌آمپر بر ميلي‌گرم پلاتين رسيد که 93 درصد مقدار اوليه‌اش است.
اين محققان جزئيات نتايج کار تحقيقاتي خود را در مجله‌ي Journal of the American Chemical Society منتشر کرده‌اند.