Universität Tianjin verkürzt Herstellung von Platingruppen-Katalysatoren auf Minuten
Forscher der Universität Tianjin haben eine neue "transiente Assemblierungsstrategie" und eine Millisekunden-Wärmepulstechnik entwickelt, die die Herstellungszeit für Platingruppen-Katalysatoren von Stunden auf Minuten reduziert.
Die Universität Tianjin hat die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Synthese von Katalysatoren aus Platingruppenmetallen bekannt gegeben. Die Herstellungszeit konnte damit von Stunden auf wenige Minuten reduziert werden. Das Forschungsteam nutzte eine Strategie der "transienten Assemblierung", kombiniert mit einer thermischen Pulsationstechnik im Millisekundenbereich, was eine ultraschnelle Synthese und präzise Steuerung der Kern-Schale-Struktur dieser Katalysatoren ermöglicht.
Platingruppenmetalle sind entscheidende Katalysatoren für verschiedene Industriezweige, darunter Energie, Chemie und Umweltanwendungen. Die präzise Konstruktion von Kern-Schale-Strukturen mit Platingruppenmetallen und unedlen Metallen ist essenziell, um hohe katalytische Aktivität mit geringerem Edelmetallverbrauch auszubalancieren. Traditionelle Synthesemethoden beinhalten langwierige Hochtemperaturprozesse, die oft zu Komplexität, hohem Energieverbrauch und begrenzter Präzision führen und somit ein signifikantes Engpass darstellen.
Die neu entwickelte Methode nutzt eine "transiente Assemblierungsstrategie" im Nicht-Gleichgewichtszustand, bei der thermische Energie im Millisekundenbereich gepulst wird. Dies treibt Nanokristalle an, Kern-Schale-Strukturen unter transienten, energiereichen Bedingungen zu bilden, was eine atomare Kontrolle der Dicke der Platinschale ermöglicht. Der Syntheseprozess, der früher Stunden dauerte, kann nun in Minuten abgeschlossen werden. Darüber hinaus reduziert diese Technik den Energiebedarf pro Masseneinheit Katalysator Berichten zufolge um bis zu 90 %.
Mit dieser neuen Methode hergestellte Katalysatoren zeigten eine ausgezeichnete Haltbarkeit und eine Nennleistung von 15,2 kW pro Gramm Platin in Wasserstoffbrennstoffzellen. Die Ergebnisse wurden in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift "Science" unter dem Titel "Transient assembly for precisely controlled platinum shell intermetallic fuel cell catalysts" veröffentlicht.