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

Nederlandse antenne op Chinese satelliet mee naar de maan

Bijzondere NL antenne op Chinese satelliet mee naar de maan

Volgende week wordt een Nederlandse radioantenne op een Chinese satelliet gelanceerd naar de achterkant van de maan. Het gaat om een radioantenne die speciaal is gemaakt om de zwakke radiosignalen uit het heel vroege…

Nieuwe materialen kunnen ontwikkeling van aluminium batterijen versnellen

Nieuwe materialen kunnen ontwikkeling van aluminium batterijen versnellen

Twee nieuwe materialen kunnen de ontwikkeling van aluminium batterijen aanzienlijk versnellen. Het gaat om een corrosie-resistent materiaal voor de geleidende delen van de batterij en een nieuw materiaal voor de…

Trillende glazen ring als circulator op chip

Trillende glazen ring als circulator op chip

Circulatoren werken doorgaans met magneten. Dit principe is echter te groot voor toepassing op optische chips. Wetenschappers van Amolf en de Universiteit van Texas vonden de oplossing in een trillende glazen ring die…

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
Pilz lichtschermen geschikt voor de hoogste veiligheidscategorieën

PSENopt II lichtschermen zijn de eerste type 3 lichtschermen van Pilz en bieden hand- en vingerbescherming in PL...

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

30 mei 2018, Krimpen aan den IJssel

LTE-M Seminar

Top Electronics, KPN en Quectel houden een seminar over LTE-M.

30 mei 2018, Veldhoven, Koningshof

Materials 2018

Vakbeurs en congres

4 juni 2018, Eindhoven

Dutch Technology Week

Tijdens de Dutch Technology Week (DTW) worden wonderlijke en innovatieve technologieverhalen verteld.

Meer agendapunten »