Исследователи представили новое руководство по микроскопии, содержащее представление об истории катализаторов топливных элементов. Предварительная реализация катализаторов на атомном уровне может позволить производителям повысить производительность технологий топливных элементов без ущерба для окружающей среды и при низких затратах, согласно исследованию Национальной лаборатории Оук-Ридж энергетики.
«Это первый случай, когда компании наночастицы удалось отследить таким образом, чтобы отобразить структурные и композиционные изменения на атомном уровне от начала процесса зажигания до его завершения», — сообщила в пресс-релизе соавтор исследования Каррен Мор.
Топливные элементы используют дорогие платиновые катализаторы, которые генерируют состояние, преобразующее химическую энергию в электричество. Кобальт часто используется для легирования платин, что снижает стоимость, однако легированные катализаторы могут иметь атомную структуру и производительность.
Исследователи ОРНЛ применили сканирующую просвечивающую электронную микроскопию, которая отслеживает атомные реконфигурации в отдельных катализаторах наночастиц платины-кобальта. Это случилось, когда частицы нагрелись внутри микроскопа. Исследователи утверждали, что измерение на месте (исходное положение) с помощью микроскопа позволяет получить данные на атомном уровне, что считается невозможным.
Микроскопия in situ показала исследователям ОРНЛ, «какие именно, когда и как прогресс и развиваются микроволновые атомные схемы в процессе зажигания», что представляет собой постепенный процесс нагрева, выдержки и охлаждения.
«Эта работа прокладывает путь к разработке катализаторов с использованием отжига после синтеза для оптимизации производительности», — сказал Мяофан Чи, ведущий автор исследования.
По мнению ORNL, этот новый метод может позволить производителям и исследователям точно совершенствовать атомную структуру своих катализаторов, что позволит им соответствовать более высоким требованиям требований и областей применения.
Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.