Исследование, выполненное в сотрудничестве с Технической исследовательской группой Электрохимии профессора доктора Хьюберта Гэстейджера в Мюнхенском техническом университете (Отдел Химии), было недавно издано в Катализе ACS.Исследование палладияВ протонном обмене мембранных топливных элементах (PEMFC) электроны произведены посредством электрохимического окисления водорода, таким образом произведя электроэнергию вести электромобиль или обеспечить электричество для промышленности или домашних хозяйств.
Лучшие в настоящее время известные электрокатализаторы для этой производящей электрон реакции окисления – так называемые металлы платиновой группы с самой платиной как самый активный катализатор.Палладий обеспечивает интересную альтернативу для платины, так как это незначительно менее активно, но более широко доступно и менее дорого.
Однако на практике деятельность палладия уменьшается в высоких анодных потенциалах. Это было до сих пор объяснено изменением в его каталитических свойствах, главным образом разложение гидрида в большой части существенного и окисного формирования в поверхности.Эти объяснения спорны, однако, так как они основаны на лабораторных экспериментах при комнатной температуре. Типичные условия работы низкого температурного PEMFC включают температуры до 80 °C.
И для фундаментального понимания работы и для развития non-Pt основывал катализаторы, важно характеризовать катализатор при реальных условиях реакции.Улучшенная экспериментальная установкаТекущее научное сотрудничество Амстердама/Мюнхена устраняет разрыв между электрохимическими исследованиями в жидких электролитах при комнатной температуре и реальных операционных топливных элементах в 80 °C.
В Катализе ACS исследователи представляют электрохимические изотермы для поглощения водорода в катализатор Фунта как функция прикладного потенциала, температуры и атмосферы реакции.Они были получены с новой, улучшенной Рентгеновской абсорбционной спектроскопией (XAS) электрохимический топливный элемент, позволив расследование электродов PEMFC во время операции (operando спектроскопия).
Исследование было выполнено в BM30B/FAME beamline европейского Радиационного Предприятия Синхротрона в Гренобле.Фаза гидрида сохраняетсяoperando спектроскопическая характеристика во время водородного окисления недвусмысленно демонстрирует, что фаза гидрида сохраняется под практическими условиями работы анода топливного элемента, даже в высоких анодных потенциалах. Переход от гидрида до металлического государства, ранее наблюдаемого в электрохимических клетках на основе жидкого электролита, не происходит.
Исследователи утверждают, что среда реакции работы PEMFC’s так непохожа на это в клетках электролитов жидкости комнатной температуры, что химическое состояние катализатора Фунта полностью отличается. Одной важной особенностью, объясняющей это, являются порядки величины более высокие показатели массового транспорта в PEMFC’s.
Недавние результаты подчеркивают необходимость характеристики свойств электрокатализаторов при реальных условиях эксплуатации. Кроме того, исследователи утверждают, что на самом деле для всех электрокаталитических реакций, в которых реагент поставляется в газообразной форме – не только для водородного окисления в топливном элементе – это имеет предельное значение, чтобы поддержать соответствующие режимы перемещения массы, устанавливая отношения деятельности структуры.