Tianjins universitet förkortar framställning av platina-gruppkatalysatorer till minuter

Tianjins universitet meddelar att dess forskargrupp har introducerat en ny "transient assembly"-strategi och en millisekund-periodisk värmepulsteknik. Denna innovation möjliggör ultrasnabb syntes och exakt kontroll av kärna-skal-strukturerade katalysatorer baserade på platina-gruppen metaller, vilket öppnar nya tekniska vägar för atomär precisionstillverkning av dessa katalysatorer.

Platina-gruppens metaller är avgörande katalytiska material för moderna energi-, kemi- och miljöindustrier. Att effektivt och exakt konstruera kärna-skal-strukturer med platina-gruppens metaller och icke-ädla metaller är nyckeln till att kombinera hög katalytisk aktivitet med låg förbrukning av ädelmetaller. Traditionella syntestekniker har utgjorts av komplexa, energikrävande och oprecisa processer som kräver långa tider vid höga temperaturer.

Den nya strategin använder en icke-jämvikt "transient assembly"-process med periodiska värmepulser som levererar energi på millisekundnivå. Detta driver nanokristaller att bilda kärna-skal-strukturer under icke-jämviktiga, energirika transienta förhållanden, vilket möjliggör exakt kontroll av platina-skalets tjocklek på atomnivå. Tillverkningsprocessen, som tidigare tog timmar, kan nu slutföras på minuter. Denna metod minskar också energiförbrukningen med upp till 90% per enhet katalysatormassa.

Katalysatorer framställda med denna nya teknik har visat sig ha utmärkt hållbarhet och en märkeffekt på 15,2 kW per gram platina i bränsleceller för vätgas. Forskningen har publicerats i den vetenskapliga tidskriften "Science" under titeln "Transient assembly for precisely controlled platinum shell intermetallic fuel cell catalysts."