Nova klasa katalizatora za čestice goriva je daleko bolja od čiste platine
Hidrogensko gorivo važi kao pokretač automobila budućnosti ali pati do sada od premalo konkurencije. Na Hjustonskom Univerzitetu (Teksas, SAD) je tim oko Petera Strasser-a razvio novu klasu elktronskih katalizatora koja bi mogla pomoći da se poveća uspješnost goriva. Aktivnu fazu katalizatora tvore nanočestice platinaste ljuske i jezgre koja se sastoji od legure u čijem sastavu su bakar, kobalt i platina. Ona je dosegla najveću upraćenu aktivnost redukcije kisika do sada.
Hidrogensko gorivo je ukroćena verzija reakcije plina praskavca u kojoj kisik i hidrogen reagiraju eksplozivno dajući vodu. Da bi sve to proteklo blago i da bi se oslobađajuća energija mogla izvući u obliku struje, reakcije reaktanata se u gorivnoj ćeliji odvijaju kao dvije prostorno odvojene polureakcije. U jednoj strani ćelije kisik na jednoj elektrodi prima elektrone (redukcija), u drugoj hidrogen otpušta elektrone (oksidacija). Ćelije su povezane membranama polimerskog elektrolita preko kojih se odvija izmjena tvari.
Da bi se reakcije odvijale, elektrode moraju djelovati katalitički. Materijal koji se već stoljećima bira za elektrodu na kojoj se odvija polureakcija kisika je plemeniti metal platina. Sada su Strasser i njegov tim razvili novi material: legura od platine, bakra i kobalta koja je postavljena u obliku nanočestica na nosačima koji se sastoje od ugljika. Stvarna katalitična faza nastaje tek na licu mjesta: Ako se na elektrode postavi ciklični izmjenični napon, na površini nanočestica se iz lagure selektivno odvoje čestice manje plemenitih metala, prije svega bakra. Na taj način nastaju nanočestice čija je jezgra iz izvorno bakrene legure i iz oklopa koji se gotovo u cjelosti sastoji od platine.
“Aktivnost reduciranja kisika našeg novog elektrokatalitičkog nanomaterijala do sada je nenadmašena – otprilike je četri do pet puta viša nego kod čiste platine. Uz to smo uspjeli pokazati kako se ovaj material u pravoj gorivnoj ćeliji na licu mjesta upotrebljava i aktivira”, kaže Strasser. Povećanje površine nanočestica koje se upratilo nije dovoljno kao objašnjenje. Strasser pretpostavlja da specijalne karakteristike strukture površine igraju neku ulogu. Iako se površina čestica sastoji uglavnom od platine, čini se da su razmaci između atoma platine ovdje kraći nego kod čiste platine. Ovo gomilanje se može stabilizirati jezgrom legure koja ima još manje razmake platine zbog bakra i kobalta. Uz to izgleda da bakrena jezgra utječe na elektronska svojstva platinastog oklopa. Teoretskim posmatranjem se dokazalo da se tako kisik može optimalno vezati za površinu čestica i da ga je lakše reducirati.
