Карбонізована меламінова піна, представлена групою під керівництвом Джефіла Чо з Національного інституту науки і технологій Ульсана (Корея), новий високоефективний електрокаталізатор для відновлення кисню в паливних елементах і батареях, забезпечує рішення, яке дозволяє знизити витрати, але забезпечує високоефективні метало-повітряні батареї та паливні елементи.
Команда корейських та американських вчених представила новий матеріал для електродів на основі доступної меламінової піни та сажі. Висока пористість значно сприяє швидкому масопереносу, а велика кількість каталітично активних центрів різко підвищує кисневідновлювальну активність катодів для паливних елементів та метало-повітряних батарей.
Реакція, яка відбувається на катодах паливних елементів і метало-повітряних батарей, є електрохімічним відновленням кисню, а саме реакцією відновлення кисню (ОВК). Ця реакція значно гальмується через її повільну швидкість, а ефективність клітин нижча, ніж могла б бути.
Каталітичний катод повинен забезпечувати реакцію кисню з водою, поглинаючи електрони з утворенням іонів OH- у лужному розчині. Проблема полягає в тому, що в складній системі, що включає тверді, рідкі та газоподібні реагенти, процеси транспортування часто надто повільні та гальмують процес, особливо при розряді з більшою густиною струму.
Катоди, виготовлені з пористої вуглецевої підкладки (сажі), на якій дрібно диспергований каталітично активний метал, наприклад платина, можуть дуже ефективно мінімізувати це кінетичне гальмування. Однак вони дорогі та не надто стабільні, що робить їх непрактичними для широкого застосування.
Команда під керівництвом Джефіла Чо з Ульсанського національного інституту науки і технологій (Корея) і Мейлін Лю з Технологічного інституту Джорджії (США) прагнула розробити більш економічну альтернативу.
Щоб синтезувати новий високоефективний електрокаталізатор, їх надихнула тетраподна структура (грецьке tetra: чотири, podes: ноги) хвилерізів. Чотириноги, чиї чотири «стопи» спрямовані до кутів уявного тетраедра, споруджуються на узбережжі, а також біля дамб і пірсів, щоб зменшити силу хвиль, що розбиваються об берег. Ці споруди також є притулком для морських форм життя у своїх численних великих порожнинах. Коли пінопласт меламіну піддається піролізу та подрібненню за допомогою ступки й товкачика, він утворює мікроскопічні фрагменти, схожі на чотириногі.
Вчені обробили меламінову піну хлоридом заліза та ketjenblack з додаванням азоту (провідні гранули сажі). Вони карбонізували цей продукт і екстрагували його сірчаною кислотою. Отримані нанотетраподи, всіяні наночастинками сажі, мають дуже високу питому поверхню, велику кількість каталітично активних центрів (Fe/Fe3групи C і CN), а також багато пор, які забезпечують швидкий транспорт маси. Катоди, виготовлені з цього нового електродного матеріалу, відрізняються високою довговічністю та чудовими характеристиками, порівнянними з катодами на основі металу, за значно нижчою ціною. Вони можуть стати багатообіцяючою відправною точкою для нового покоління недорогих і високоефективних метало-повітряних батарей і паливних елементів.
SINOYQX підтримує деякі установи та університети в Китаї у карбонізації меламінової піни для зменшення вмісту кисню в паливних елементах та батареях.
Деякі цитовані з http://www.chemistryviews.org/details/ezine/4153391/Inspired_by_a_Breakwater.html