新能源转化催化剂,将突破传统催化剂无法逾越的边界?

吉祥坊备用网址

与新能源相关的许多化学反应是复杂的并且导致相当大的能量损失。因此,能量转换和存储系统或燃料电池尚未广泛用于商业应用。鲁尔 - 布恩大学(RUB)和德国杜塞尔多夫马克斯普朗克研究所的研究人员发现了一种理论上适用于一般用途的新型催化剂。

这些所谓的高熵合金是五种或更多种元素的混合物,其比例几乎相等。它们最终可能突破传统催化剂几十年来无法克服的界限。研究小组在美国化学学会《能源通讯》上发表了他们的发现,并描述了他们不寻常的电催化工作原理及其在系统应用方面的潜力。

高熵合金材料的物理性质具有广阔的应用前景。它们在氧还原过程中达到了铂催化剂的活性。来自RUB Microtech材料部门负责人的Alfred Ludwig教授解释说,在我们的部门,有一些独特的方法来制造这些复杂材料,这些材料由五种不同的组成元素,薄膜或纳米颗粒组成。以图书馆的形式制作。源元素的原子在等离子体中混合并在离子液体基质中形成纳米颗粒。如果纳米颗粒位于其各自的原子源附近,则来自原子源的原子源占相应颗粒的较高百分比。到目前为止,关于这种材料在电催化中的应用的研究非常有限。

预计这种情况在不久的将来会发生变化。研究人员假设不同相邻元素之间的独特相互作用可能为用等效材料替代贵金属铺平了道路。 Tobias Loffler,博士分析化学摩擦椅电化学科学中心的研究员表示,新的研究发现了其他独特的功能,例如,这些功能也可能影响各个反应步骤的相互依赖性。因此,它将有助于解决许多能量转换反应的主要问题之一,即本来不可避免的巨大能量损失,理论上的可能性似乎非常好。

为了促进研究的快速发展,来自波鸿和杜塞尔多夫的研究团队描述了他们的初步研究结果,目的是解释第一次独特的观察,概述挑战,并提出第一个指南。所有这些都有助于推进研究。该研究的结果反映了该合金的复杂性,在评估其实际潜力之前需要进行许多分析。然而,到目前为止,没有一个发现排除了突破的可能性。

催化剂纳米粒子的表征也有利于研究。 Max-Planck-Institut fur Eisenforschung的Christina Scheu教授说,为了准确理解催化剂的结构如何影响其活性,催化剂表面在原子水平的高分辨率可视化是一个有用的工具,最好是三维的可视化。研究人员已经表明,如果尚未应用于此类催化剂,这是可实现的目标。这些催化剂是否有助于向可持续能源管理过渡的问题仍有待解决,研究将为该领域正在进行的研究奠定基础。

Michael Meischein站在溅射系统的前面,通过共沉积到离子液体中制备纳米颗粒。图片:RUB,Marquard