Наночастицы — это микроскопические частицы размером от 1 до 100 нанометров (нм). Для сравнения: максимальный размер частиц, которые могут пройти через хирургическую маску, составляет 100 нм. В 1959 году физик Ричард Фейнман предположил, что когда-нибудь человечество сможет создать машины, состоящие из нескольких индивидуально управляемых молекул или атомов, и эти машины могут быть сконструированы с помощью инструментов, которые были лишь немного крупнее — изобретательскими и в то время вызывающими недоумение мыслью.
Омоложенные нано-исследованияТеперь, примерно 40 лет спустя, исследования наночастиц пережили своего рода возрождение и стали областью интенсивных научных исследований в связи с широким спектром потенциальных приложений в биомедицинской, оптической и электронной областях. Количество опубликованных отчетов с 2000 года увеличилось в геометрической прогрессии, и нет никаких оснований предполагать, что эта тенденция прекратится.Спрос на практический синтетический подход к высокоэффективному электрокатализатору быстро растет для коммерциализации топливных элементов.
Электрокатализатор — это электрический ток, который действует как катализатор. Топливный элемент — это устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в электричество посредством электрохимической реакции положительно заряженных ионов водорода с кислородом или другим окислителем — окислитель или окислитель — это химическое соединение, которое переносит электроотрицательные атомы, обычно кислород, к подложке.Эти устройства невероятно популярны из-за их способности генерировать электричество, реагируя на кислород и водород, не выделяя CO2.
Топливные элементы обычно встречаются во всех типах оборудования и транспортных средств, наиболее распространенные типы — в автомобилях, самолетах, лодках и военном оборудовании, таком как подводные лодки и вооружение. Однако у топливных элементов есть ограничения: они требуют платины, которая стоит дорого и находится в ограниченных месторождениях на Земле.
Топливные элементы в обычной жизниЭлектрокатализаторы на основе наночастиц интенсивно исследуются для применения в топливных элементах в течение последнего десятилетия, в основном из-за их высокой массовой активности. Были исчерпаны огромные усилия по использованию высокой активности и площади поверхности НЧ, чтобы сделать прорыв в коммерциализации топливных элементов. В статье группы, опубликованной в Журнале Американского химического общества, говорится, что практическому использованию наноматериалов в качестве электрокатализатора топливных элементов препятствует их низкая физическая и химическая стабильность.
В стандартных условиях эксплуатации топливных элементов НЧ часто окисляются, растворяются или отделяются от подложки и группируются в более крупные частицы, теряя свою электрохимическую каталитическую активность во время цикла. Таким образом, упорядоченные интерметаллические наночастицы считаются одними из наиболее многообещающих кандидатов для достижения как высокой активности, так и стабильности в практических применениях топливных элементов.
Полученный нанокатализатор упорядоченного тетрагонального PtFe / C, покрытый углеродной оболочкой, легированной N, показывает более высокие характеристики и долговечность по сравнению с неупорядоченным гранецентрированным кубическим (ГЦК) -PtFe / C и коммерческим Pt / C. Согласно докладу команды, их подход «может открыть новую возможность для разработки высокоэффективных и экономичных катализаторов топливных элементов».