Los científicos de la Universidad de Rice combinaron puntos cuánticos de grafeno, óxido de grafeno, nitrógeno y boro en un catalizador capaz de reemplazar el platino en las pilas de combustible a una fracción del costo. Ilustración cortesía del Tour Group.
(Phys.org) —Los puntos cuánticos de grafeno creados en la Universidad de Rice se adhieren a las plaquetas de grafeno como percebes se adhieren al casco de un barco. Pero estos puntos mejoran las propiedades de la nave nodriza, haciéndolos mejores que los catalizadores de platino para ciertas reacciones dentro de las celdas de combustible.
El laboratorio de Rice del químico James Tour creó puntos conocidos como GQD a partir de carbón el año pasado y ahora ha combinado estos puntos a nanoescala con láminas microscópicas de grafeno. la forma de carbono de un átomo de espesor, para crear un híbrido que podría reducir considerablemente el costo de generar energía con pilas de combustible.
La investigación es el tema de un nuevo artículo en la revista American Chemical Society ACS Nano .
El laboratorio descubrió al hervir una solución de GQD y láminas de óxido de grafeno (exfoliadas del grafito común) las combinó en plaquetas a nanoescala de autoensamblaje que luego podrían tratarse con nitrógeno y boro. El material híbrido combinó las ventajas de cada componente:una gran cantidad de bordes donde tienen lugar las reacciones químicas y una excelente conductividad entre GQD proporcionada por la base de grafeno. El boro y el nitrógeno agregan colectivamente más sitios catalíticamente activos al material de lo que cualquier elemento agregaría solo.
"Los GQD agregan al sistema una enorme cantidad de ventaja, que permite la química de la reducción del oxígeno, una de las dos reacciones necesarias para el funcionamiento en una pila de combustible, "Dijo Tour." El grafeno proporciona la matriz conductora requerida. Así que es una excelente hibridación ".
Una imagen de microscopio electrónico muestra nanoplaquetas en forma de escamas hechas de puntos cuánticos de grafeno extraídos de láminas de carbón y óxido de grafeno. modificado con boro y nitrógeno. Las nanoplaquetas tienen el borde suficiente para que sean adecuadas como catalizadores para aplicaciones como pilas de combustible. Cortesía del Tour Group
El material del laboratorio Tour superó a los híbridos comerciales de platino / carbono que se encuentran comúnmente en las pilas de combustible. El material mostró una reacción de reducción de oxígeno de aproximadamente 15 milivoltios más en potencial de inicio positivo, el inicio de la reacción, y una densidad de corriente 70 por ciento mayor que los catalizadores a base de platino.
Los materiales necesarios para fabricar los híbridos en forma de escamas son mucho más baratos, también, Tour dijo. "La eficiencia es mejor que el platino en términos de reducción de oxígeno, permitir que uno eluda el obstáculo más prohibitivo en la generación de pilas de combustible:el costo del metal precioso, " él dijo.
