¿Qué avances se han realizado en la investigación sobre el uso de catalizador de grafeno platino tridimensional en pilas de combustible?

Recientemente, el grupo de investigación Wang Qi del Instituto de Física Aplicada del Plasma del Instituto Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China avanzó en la reacción de oxidación del metanol. El contenido relevante se publicó en Applied Surface Science.

El principio de la pila de combustible de metanol directo (DMFC) es que durante la reacción Redox, el metanol del ánodo pierde electrones bajo la acción de un catalizador y pasa a través del circuito externo al cátodo. Al mismo tiempo, los iones de hidrógeno (electrolitos ácidos) se transfieren del ánodo al cátodo a través de la membrana del electrolito, y luego el oxígeno del cátodo se cataliza para reducirlo y dar electrones para formar un bucle de corriente y proporcionar energía eléctrica. Los catalizadores son muy importantes para la reacción de oxidación del metanol del ánodo. En los últimos años, la investigación relacionada ha sido cada vez más profunda, principalmente en los aspectos de mejorar la tasa de utilización de catalizadores de metales preciosos, modificar portadores y preparar catalizadores de aleación para mejorar la capacidad de resistir el envenenamiento. El platino (Pt) es un catalizador metálico valioso con un rendimiento excelente y los investigadores le han prestado atención. El portador que lleva nanopartículas de platino a menudo tiene una gran influencia en el rendimiento catalítico final. El óxido de grafeno se utiliza a menudo como portador de metales preciosos. Sin embargo, el uso directo de óxido de grafeno como vehículo no logra la prueba de rendimiento electroquímica deseada.

Los investigadores ensamblaron óxido de grafeno (GO) y nanotubos de carbono (CNT) para formar una estructura tridimensional y luego cargaron platino. El catalizador tridimensional de grafeno-nanotubos de carbono (Pt / GNT) con una gran superficie específica se puede obtener mediante descarga de plasma de hidrógeno, que tiene excelentes propiedades catalíticas de oxidación de metanol. Las ventajas de esta vía técnica de síntesis GO y CNTs son que las estructuras compuestas tridimensionales se forman por autoensamblaje, lo que aumenta la superficie específica y es más propicio para la distribución de nanopartículas de platino. Posteriormente, los investigadores prepararon una serie de diferentes ratios de calidad de GO y CNTs en el experimento (GO: CNTs = 0: 1, 1: 6, 1: 4, 1: 2, 1: 1, 2: 1, 4: 1, 6: 1 y 1: 0), los resultados encontraron que GO: CNTs = 1: 2 tenía las mejores propiedades catalíticas para el metanol, y la densidad de corriente era tan alta como 691.1 mA / mg, que era 87.7% más alta que la de catalizadores comerciales de platino y carbono. %, También es superior a la mayoría de los otros catalizadores que se han informado y mantiene una alta densidad de corriente después de la prueba CA 3600. Este estudio es de gran importancia para la preparación de catalizadores de alta eficiencia para la oxidación del metanol y proporciona una nueva forma de pensar para la preparación de portadores de grafeno tridimensionales.

El trabajo de investigación fue apoyado por la National Natural Science Foundation, el Anhui Outstanding Youth Science Fund, la Youth Promotion Association de la Academia China de Ciencias y el Dean's Fund del Hefei Research Institute.

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