Les particules d'or (colorées en bleu) s'entoureront de particules de platine encore plus petites (colorées en orange), créer une structure qui pourrait transformer un conservateur commun en électricité dans une pile à combustible, une étude réalisée selon des scientifiques de l'Institut de technologie de Harbin en Chine et du Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique.
(PhysOrg.com) -- De minuscules particules d'or s'entoureront de morceaux de platine encore plus petits, créer une structure complexe qui pourrait devenir un conservateur commun, l'acide formique, en électricité dans une pile à combustible, selon des scientifiques du Harbin Institute of Technology de Chine et du Pacific Northwest National Laboratory. L'équipe a utilisé une nouvelle méthode d'auto-assemblage électrostatique pour créer un nanomatériau d'or entouré de platine. Cette méthode repose sur l'attraction entre les charges positives et négatives pour inspirer les nanoparticules à former de nouvelles structures par elles-mêmes.
"A notre connaissance, c'est la première fois que cette méthode est utilisée pour créer de tels catalyseurs, " a déclaré le Dr Yuehe Lin, chimiste au PNNL et co-auteur de l'article. Cet article a été nommé Very Important Paper par Angewandte Chemie International Edition. Moins de 5% des manuscrits de la revue reçoivent une recommandation aussi positive, et c'était le seul dans le numéro actuel.
Le remplacement des batteries d'aujourd'hui des ordinateurs portables et autres appareils portables par des piles à combustible à combustible liquide pourrait atténuer les frustrations des consommateurs. Les piles à combustible dureraient 2 à 10 fois plus longtemps que les batteries d'aujourd'hui. Plus loin, l'ordinateur portable peut être rechargé instantanément, car il repose sur l'acide formique, pas l'électricité. En outre, ce type de pile à combustible peut être utilisé comme prolongateur d'autonomie de véhicule électrique à batterie s'il est assemblé en pile. Mais, ces piles à combustible doivent avoir des catalyseurs efficaces pour créer la puissance nécessaire. Cette recherche fournit des informations fondamentales sur la conception de tels catalyseurs.
La conception de ce catalyseur a commencé par deux solutions. Le premier tenait tout petit, sphères de platine chargées positivement, environ 2,8 nanomètres de large. La deuxième solution contenait des particules d'or chargées négativement, environ deux fois plus large que le platine. Les scientifiques ont mélangé un excès de solution de platine avec la solution d'or. Les particules formées dans une structure en forme de fleur, avec le platine au centre entouré de pétales d'or. L'auto-assemblage a été conduit par l'attraction entre les particules positives et négatives et la répulsion entre les nanoparticules de même charge.
Les scientifiques ont mélangé un excès d'une solution contenant des sphères de platine chargées positivement avec des particules d'or chargées négativement. Les particules formées dans une structure en forme de fleur, avec le platine au centre entouré d'or. L'auto-assemblage a été conduit par l'attraction entre les particules positives et négatives et la répulsion entre les nanoparticules de même charge.
Après avoir créé les particules, les chercheurs les ont examinés par diffraction des rayons X, La microscopie électronique à transmission, et la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie. Ces capacités ont toutes été trouvées à l'EMSL, Laboratoire des sciences moléculaires de l'environnement.
L'équipe a testé l'efficacité catalytique des particules d'or entourées de platine. Ils ont appliqué les particules à l'acide formique. Les particules ont catalysé l'élimination des deux atomes d'hydrogène, produisant du dioxyde de carbone et des électrons pour alimenter les piles à combustible. Le nouveau catalyseur a généré 5,7 fois la densité de courant des nanocatalyseurs de platine seuls, une amélioration significative par rapport aux catalyseurs actuels.
Les scientifiques étudient comment les atomes et les électrons du catalyseur et de l'acide formique interagissent pour comprendre pourquoi ce catalyseur innovant est plus actif que prévu.
