Chinesische Tianjin-Universität erreicht 90% Energieeinsparung bei minutenlanger Herstellung von Platingruppen-Katalysatoren

de.wedoany.com-Bericht: Das Team von Professor Hu Wenbin der Tianjin-Universität hat eine „transiente Assemblierungs"-Strategie vorgeschlagen und eine millisekundenzyklische Wärmepulstechnologie entwickelt, die eine ultraschnelle Synthese und präzise Steuerung von Kern-Schale-Katalysatoren aus Platingruppenmetallen ermöglicht und damit einen neuen Weg für die atomgenaue Herstellung dieser Materialien eröffnet.

Platingruppen-Katalysatoren sind Kernmaterialien, die die moderne Energie-, Chemie- und Umweltindustrie stützen. Der effiziente Aufbau von Kern-Schale-Strukturen aus Platingruppen- und Nichtedelmetallen ist ein technologischer Ansatz, der hohe katalytische Aktivität mit geringem Edelmetallverbrauch verbindet. Herkömmliche Syntheseverfahren beruhen auf der schrittweisen Umwandlung mehrerer thermodynamischer Gleichgewichtszustände bei langer Hochtemperaturbehandlung, was mit langen Prozesszeiten, hohem Energieverbrauch und geringer Präzision verbunden ist.

Um diese Engpässe zu überwinden, schlug das Team der Tianjin-Universität in Zusammenarbeit mit Partnern eine Nichtgleichgewichts-„transiente Assemblierungs"-Strategie vor. Mithilfe der zyklischen Wärmepulstechnologie wird eine millisekundengenaue Energiezufuhr erreicht, die Nanokristalle während der transienten Nichtgleichgewichts-Hochenergieentwicklung zur Assemblierung der Kern-Schale-Struktur antreibt und gleichzeitig die Dicke der Platinschale auf atomarer Ebene steuert.

Die grundlegende Innovation im Synthesemechanismus führte zu einem bahnbrechenden Fortschritt im Herstellungsprozess. Während herkömmliche Verfahren mehrere Stunden für die geräteübergreifende Herstellung benötigen, kann dies nun auf wenige Minuten verkürzt werden. Die Verkürzung der Synthesezeit und die präzise Bündelung der Energie führen zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs pro Masseneinheit des synthetisierten Katalysators um 90%.

Der mit dem neuen Verfahren synthetisierte Katalysator erreichte in einer Wasserstoff-Brennstoffzelle eine Nennleistung von 15,2 Kilowatt pro Gramm Platin und zeigte zudem eine hervorragende Haltbarkeit.

Hu Wenbin erklärte, dass diese Technologie neue Ansätze für die präzise und effiziente Synthese von Edelmetallkatalysatoren mit feiner Struktur biete und voraussichtlich auf Bereiche wie die Hochleistungschemie, die Umweltkatalyse und die Synthese von Feinchemikalien ausgeweitet werden könne, die auf hochleistungsfähige Platingruppen-Katalysatoren angewiesen sind.