Автомобили с батарейным питанием могут быть на остром выступе господствующего авто рынка, но у ученых и автопроизводителей все еще есть большие надежды на водородные транспортные средства топливного элемента, которые должны дозаправиться быстрее и путешествовать на более длинные расстояния между заполнять-взлетами. Водородные топливные элементы имеют свою собственную ахиллесову пяту, однако: Они легко отравлены моноксидом углерода (CO).
Теперь, исследователи сообщают, что они создали новые катализаторы для автомобилей топливного элемента, сильно сопротивляющихся загрязнению моноксида углерода, потенциально решая проблему, досаждавшую промышленности в течение многих лет.Топливные элементы генерируют электричество путем объединения водородного газа с кислородом для производства воды. Несмотря на то, что это звучит совершенно чистый и зеленый, тот водород, как правило, сгенерирован путем «преобразования» топлива, такого как природный газ, бензин или этанол, неизменно вводящий моноксид углерода в водородный газ.
Если даже мелкие количества моноксида углерода присутствуют в том газе, он может отравить платиновые катализаторы, которые являются ключевыми для вождения топливного элемента. (В сердце топливного элемента CO связывает плотно с платиной и препятствует тому, чтобы он захватил водород, первый шаг в реакции.) Недавно, исследователи в Brookhaven National Lab (BNL) в Аптоне, Нью-Йорк, и в другом месте нашли, что катализатор, сделанный из платины и рутения, помогает заблокировать адсорбцию CO. Но потому что эти металлы являются редкими и дорогими, ученые продолжали искать альтернативы.
Химики Гектор Абруна и Фрэнсис Дисальво из Корнелльского университета и их коллеги смотрели на вольфрам. Сплавы вольфрама, как долго было известно, сопротивлялись отравлению CO, но прямой оксид вольфрама является бедным электрическим проводником, делая его плохим выбором для электрода топливного элемента.
Таким образом, исследователи добавили немного специи вольфрама к наночастицам диоксида титана, которые являются хорошими электрическими проводниками. Они завершили с наночастицами оксида вольфрама титана, которые они тогда покрыли тонким слоем платины и раньше вылепляли электрод.В газете, размещенной в Интернете на этой неделе в Журнале американского Химического Общества, бригада Корнелла сообщает, что, когда ее новые катализаторы наночастицы выполнили свою работу с водородом, пронзенным с 2%-м CO, их производительность понизилась только на 5% по сравнению с 30%-м снижением для коммерческих катализаторов.
Несмотря на то, что Абруна говорит, что не ясно, почему новый катализатор лучше, он подозревает, что во время реакции, группы гидроокиси (О –) связывают с оксидом вольфрама титана близко к платине, помещая их в непосредственную близость для реакции с приточными молекулами CO для формирования CO2. Но Абруна подчеркивает, что много дополнительных испытаний необходимо для подтверждения этого.В любом случае «это – хороший результат», говорит Радослав Адзик, химик в BNL, помогший вести рутениевые платиной катализаторы. Если это преуспевает в долгосрочных испытаниях и оказывается экономичным, он говорит, что катализатор мог повторно зажечь интерес к преобразованию жидких видов топлива, таких как бензин и этанол, бортовые автомобили для создания водорода должны были привести топливные элементы в действие.
И потому что жидкие виды топлива упаковывают намного больше энергии, чем тот же объем газообразного водорода, который мог позволить автомобилям топливного элемента иметь более длинный диапазон, чем даже сегодняшние газовые горелки.