Het ultieme nanokatalysatordeeltje voor anodes van brandstofcellen bestaat uit een mix van ijzer-, platina- én goudatomen. Zeker als je mierenzuur gebruikt als brandstof, melden Shouheng Sun (Brown University, VS) en collega’s in het Journal of the American Chemical Association.

Met deeltjes van 4 nanometer diameter zeggen ze een elektriciteitsproductie van 2809,9 milliampère per milligram platina te hebben gehaald, anderhalf maal zo veel als met de platina/bismutdeeltjes die tot nu toe golden als state-of-the-art. Bovendien was na 13 uur nog 92,5 procent van de capaciteit over, terwijl andere nanodeeltjes meestal al na een paar uur sterk achteruitgaan qua prestaties.

De innovatie zit vooral in de goudtoevoeging. Om te beginnen zorgt die dat ijzer en platina ‘netter’ kristalliseren. Voor het maken van je nanokorrels ga je uit van een mengsel van de drie metalen, dat in eerste instantie nogal chaotisch van structuur is. Verhit je deze mengkorrels tot 600 graden Celsius, dan diffunderen die goudatomen allemaal maar het oppervlak. De gaten die ze achterlaten, worden prompt opgevuld door ijzer- en platinakernen. Die zijn echter net iets kleiner, zodat ze net de speling overhouden die ze nodig hebben om zich op hun gemak te ordenen tot een regelmatige tetragonale structuur.

Het voordeel daarvan is dat de kernen steviger aan elkaar komen te zitten, zodat de katalysatordeeltjes stabieler worden en langer mee gaan.

Als het goud eenmaal op de oppervlakte zit, krijgt het een tweede belangrijke functie: het oxideert koolstofmonoxide dat bij de afbraak van mierenzuur wordt gevormd. Dat CO kan dan niet meer de katalysator vergiftigen door zich aan ijzer en platina te binden.

De onderzoekers vermoeden dat ze nog fraaiere resultaten kunnen bereiken door andere metaaltoevoegingen uit te proberen.

bron: Brown University