Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

TU Delft identifies huge potential of nanocrystals in fuel cells

29.03.2011
The addition of extremely small crystals to solid electrolyte material has the potential to considerably raise the efficiency of fuel cells. Researchers at TU Delft were the first to document this accurately. Their second article on the subject in a very short time was published in the scientific journal, Advanced Functional Materials.

Anzeige

Electrolyte
The researchers at the Faculty of Applied Sciences at TU Delft were concentrating their efforts on improving electrolyte materials. This is the material between two electrodes, for example in a fuel cell or a battery. The better the characteristics of the electrolyte, the better, more compactly or more efficiently the fuel cell or battery works.


Solid matter
The electrolyte is usually a liquid, but this has a number of drawbacks. The liquid has to be very well enclosed, for example, and it takes up a relatively large amount of space. "It would therefore be preferable to have an electrolyte made of solid matter," says PhD student Lucas Haverkate. "Unfortunately though, that has disadvantages as well. The conductivity in solid matter is not as good as it is in a liquid."

Traffic jam on the motorway
"In a solid matter you have a network of ions, in which virtually every position in the network is taken. This makes it difficult for the charged particles (protons) to move from one electrode to another. It’s a bit like a traffic jam on a motorway. What you need to do is to create free spaces in the network."

Nanocrystals
One of the ways of achieving this, and therefore of increasing conductivity in solid electrolytes, is to add nanocrystals (of seven nanometres to around fifty nanometres), of Titanium Dioxide. "A characteristic of these TiO2 crystals is that they attract protons, and this creates more space in the network." The nanocrystals are mixed in the electrolyte with a solid acid (CsHSO4). This latter material 'delivers' the protons to the crystals. "The addition of the crystals appears to cause an enormous leap in the conductive capacity, up to a factor of 100," concludes Haverkate.

Similarity
This remarkable achievement by TU Delft has already led to two publications in the scientific journal Advanced Functional Materials. Last December, Haverkate published an article on the theory behind the results. His fellow PhD student, Wing Kee Chan, is the main author of a second item that appeared in the same publication this week. Chan focused on the experimental side of the research. "The nice thing about these two publications is that the experimental results and the theoretical underpinning strongly complement each other," says Haverkate.

Neutrons
Chan carried out measurements on the electrolyte material using the neutron diffraction method. This involves sending neutrons through the material. The way in which the neutrons are dispersed makes it possible to deduce certain characteristics of the material, such as the density of protons in the crystals. Haverkate: "It is the first time that measurements have been taken of solid-material electrolytes in this way, and on such a small scale. The fact that we had nuclear research technologies at the Reactor Institute Delft at our disposal was tremendously valuable."

Temperature
However, the combination of TiO2 and CsHSO4 does not mark the end of the search for a suitable solid-material electrolyte. Other material combinations will be tested that may achieve better scores in the area of stability, for example. Professor Fokko Mulder, who is Haverkate’s and Chan’s PhD supervisor, says. "At this stage, we are more concerned about acquiring a fundamental understanding and a useful model, than the concrete issue of finding out what the most suitable material is. It is important that we identify the effect of nanocrystals, and give it a theoretical basis. I think there is great potential for these electrolytes. They also have the extra benefit of continuing to function well over a wide range of temperatures, which is of particular relevance for applying them in fuel cells."

More information:
Lucas Haverkate, PhD student Fundamental Aspects of Materials and Energy, TU Delft. Tel: +31 (0) 15 278 9753, E-mail: l.a.haverkate@tudelft.nl.

Fokko Mulder, Full Professor Fundamental Aspects of Materials and Energy, TU Delft. Tel: +31 (0) 15 278 4870, E-mail: f.m.mulder@tudelft.nl

Ineke Boneschansker, Science Information Officer, TU Delft. Tel: +31 (0) 15 278 88499, e-mail: i.boneschansker@tudelft.nl.


Wing K. Chan, Lucas A. Haverkate, Wouter J.H. Borghols, Marnix Wagemaker, Stephen J. Picken, Ernst R.H. van Eck, Arno P.M. Kentgens, Mark R. Johnson, Gordon J. Kearley, Fokko M. Mulder. Direct View on Nanoionic Proton Mobility. Advanced Functional Materials. 24 March 2011.

Lucas A. Haverkate, Wing K. Chan, Fokko M. Mulder. Ionic Nanosystems: Large Space-Charge Effects in a Nanostructured Proton Conductor. Advanced Functional Materials. 9 December 2010.

Ineke Boneschansker | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.tudelft.nl

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Engineered materials: Custom-made magnets
24.05.2012 | The Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)

nachricht Singapore-made anti-reflective plastics to be commercialised
24.05.2012 | The Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)

Alle Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit


Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.

Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.

„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...

Im Focus: Widerspenstiges Quasiteilchen erzeugt


Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.

Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.

Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...

Im Focus: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Energieversorger vor dem Umbruch

24.05.2012 | Studien Analysen

Stem-cell-growing surface enables bone repair

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit

24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Wissenschaft und Öffentlichkeit

24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp