EO

Meekijken naar een veranderende platina elektrode

13 februari 2018 om 14:14 uur

Het oppervlak van platina elektroden verandert tijdens gebruik veel sterker dan tot nu werd aangenomen. In een samenwerking tussen de Leidse Instituten voor Scheikunde en Natuurkunde, hebben de chemici Leon Jacobse, Yi-Fan Huang en Marc Koper, en de fysicus Marcel Rost dit voor het eerst zichtbaar kunnen maken.


Platina elektroden vormen het hart van electrolyzers en brandstofcellen. De prestaties gaan bij gebruik achteruit, waardoor de elektroden tussentijds moeten worden vervangen. Dat is een kostbare zaak. Daarom proberen fabrikanten betere elektroden te ontwikkelen. Ze ontberen echter de fundamentele kennis om gericht te werk te kunnen gaan.


De wetenschappers van de Leidse Instituten voor Natuur- en Scheikunde hebben het proces van verruwing van de elektroden bij wisselende elektrische spanningen nu deels ontsluierd.


Bij de experimenten is uitgegaan van een platina model elektrode: een zeer regelmatig atomair geordend éénkristallijn platina oppervlak ter grootte van een eurocent. Door de elektrische spanning over de elektrode eerst op en daarna af te laten lopen, oxideert en reduceert het platina achtereenvolgens, waarbij oxides aan het oppervlak ontstaan of respectievelijk worden gereduceerd. Dit is enigszins vergelijkbaar met wat er gebeurt bij het in- en uitschakelen van een brandstofcel of electrolyzer.

 

Meten en kijken tegelijk

Tijdens de experimenten is de stroomsterkte gemeten en op atomair niveau naar de verandering van het platina-oppervlak gekeken met behulp van een zelfgebouwde scanning tunneling microscoop. Meten en kijken gebeurt meestal apart, maar juist gecombineerd geeft het de onderzoekers de mogelijkheid om het proces stap voor stap te doorgronden.

 

Eilandjes vergroeien

Na acht cycli van oplopende en afnemende spanning waren tal van platina eilandjes ontstaan bovenop de oorspronkelijk vrijwel egale laag platina. Na zo'n dertig cycli waren de eilandjes zo ver uitgegroeid dat ze elkaar bijna raakten en het hele oorspronkelijke oppervlak bedekten. Daarna groeiden ze bij elke cyclus verder, vooral in hoogte, tot zeker 170 cycli aan toe.

 

Na twintig cycli al ruw

Tot heden gebruiken wetenschappers en elektrodefabrikanten rond 20 cycli om een wel gedefinieerd en schoon elektrode te prepareren. Terwijl sommige nog steeds denken, dat deze dan mooie glad is, waren er altijd indicaties, dat er een soort verruwing moet optreden. Het Leidse onderzoek geeft inzicht hoe ruw dat oppervlak dan al in werkelijkheid is, vol met nanoeilanden, en dat deze verruwing steeds verder gaat.

 

Structuurverandering in twee fases

Opmerkelijk is ook dat de reactiviteit van de elektrode eerst sneller toeneemt dan de groei van de eilandjes, dat daarna de ruwheid verder toeneemt terwijl de reactiviteit constant blijft, totdat ze na ongeveer twintig cycli gelijk opgaan. Bij een vervolgonderzoek hopen de Leidse wetenschappers dit te kunnen verklaren. Verder willen ze onderzoeken wat er met de structuur van de platina elektrode gebeurt als er tegelijkertijd een continue elektrochemische reactie plaatsvindt, vergelijkbaar met de situatie in een brandstofcel of electrolyzer in de praktijk.

 

 

Gerelateerd nieuws

Superhout zo sterk als staal

Superhout is zo sterk als staal

Onderzoekers van de Universiteit van Maryland hebben een methode gevonden die hout twaalf keer sterker maakt. "Dit Superwood kan een concurrent van staal of zelfs titaniumlegeringen worden, zo sterk en duurzaam is…

Gezocht: meetapparatuur die schaatsers écht kan bijhouden

Gezocht: meetapparatuur die schaatsers écht kan bijhouden

In de zoektocht naar de ideale schaatsslag, ontwikkelde promovenda Eline van der Kruk van de TU Delft dynamische computermodellen en schaatsen die de slag live kunnen meten. Dit moet leiden tot real-time visuele feedback…

Relativiteitstheorie aangescherpt

Relativiteitstheorie 'aangescherpt'

Jeroen Meidam gebruikte de ontdekking van de zwaartekrachtgolven in 2015 om de algemene relativiteitstheorie van Einstein te testen. Door het onderzoek zijn de grenzen aangescherpt van de parameters waaraan de…

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV
B&R Industriële Automatisering BV

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Product van de maand

RSS
Veilig heksysteem PSENmlock

Het heksysteem PSENmlock biedt een veilige vergrendeling en veilige sluiting in slechts één product. De PSENmlock...

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

20 februari 2018, Vianen

Theoriedag werken met ISO 13849-1 (PL) en IEC 62061 (SIL)

Training bij Pilz

21 februari 2018, Vianen

Workshop werken met ISO 13849-1 (PL) praktijkdag

Training bij Pilz

26 februari 2018, Markelo (NL)

Altium Advanced Training (Altium Designer 17)

Meer agendapunten »