Ang carbonized melamine foam, na ipinakilala ng isang team na pinamumunuan ni Jaephil Cho sa Ulsan National Institute of Science and Technology (Korea), isang nobelang napakahusay na electrocatalyst para sa pagbabawas ng oxygen sa mga fuel cell at baterya, ay nagbibigay ng solusyon na posibleng bawasan ang mga gastos ngunit nagbibigay ng napakahusay na metal-air na mga baterya at fuel cell.
Isang pangkat ng mga siyentipikong Koreano at Amerikano ang nagpakilala ngayon ng isang nobelang materyal para sa mga electrode batay sa abot-kayang melamine foam at carbon black. Ang mataas na porosity ay makabuluhang nagpapadali sa mabilis na transportasyon ng masa at ang mataas na bilang ng mga catalytically active center ay lubhang nagpapataas ng aktibidad na nagpapababa ng oxygen ng mga cathode para sa mga fuel cell at metal-air na baterya.
Ang reaksyon na nangyayari sa mga cathode ng mga fuel cell at metal-air na mga baterya ay ang electrochemical reduction ng oxygen, katulad ng oxygen reduction reaction (ORR). Ang reaksyong ito ay lubos na pinipigilan dahil sa matamlay nitong rate, at ang kahusayan ng mga cell ay mas mababa kaysa sa maaari.
Dapat tiyakin ng catalytic cathode na ang oxygen ay tumutugon sa tubig, kumukuha ng mga electron upang bumuo ng mga OH- ion sa alkaline na solusyon. Ang problema ay na sa isang kumplikadong sistema na kinasasangkutan ng solid, liquid, at gaseous reactants, ang mga proseso ng transportasyon ay kadalasang masyadong mabagal at pinipigilan ang proseso, lalo na kapag naglalabas ng mas mataas na kasalukuyang densidad.
Ang mga cathode na gawa sa isang porous na carbon support (carbon black) kung saan ang isang catalytically active na metal tulad ng platinum ay pinong nakakalat ay maaaring maging epektibong mabawasan ang kinetic inhibition na ito. Gayunpaman, ang mga ito ay mahal at hindi masyadong matatag, kaya ginagawa itong hindi praktikal para sa malawakang aplikasyon.
Ang pangkat na pinamumunuan ni Jaephil Cho sa Ulsan National Institute of Science and Technology (Korea) at Meilin Liu sa Georgia Institute of Technology (USA) ay naglalayong bumuo ng mas matipid na alternatibo.
Sila ay binigyang inspirasyon ng istraktura ng tetrapod (Greek tetra: apat, podes: feet) ng mga breakwater upang mag-synthesize ng bagong napakahusay na electrocatalyst. Ang mga Tetrapod, na ang apat na “paa” ay nakaturo sa mga sulok ng isang haka-haka na tetrahedron, ay itinayo sa baybayin gayundin malapit sa mga dam at pier upang mabawasan ang lakas ng mga alon na humahampas sa baybayin. Ang mga istrukturang ito ay nagbibigay din ng santuwaryo para sa mga marine life form sa kanilang maraming malalaking cavity. Kapag ang melamine foam ay na-pyrolyzed at giniling gamit ang isang mortar at pestle, ito ay bumubuo ng mga microscopic na fragment na kahawig ng mga tetrapod.
Ginamot ng mga siyentipiko ang melamine foam na may iron chloride at nitrogen-doped ketjenblack (nagsasagawa ng mga pellets ng carbon black). Ni-carbonize nila ang produktong ito at kinuha ito ng sulfuric acid. Ang nagreresultang mga nanotetrapod na pinaglagyan ng mga nanoparticle ng carbon black ay may napakataas na tiyak na lugar sa ibabaw, isang malaking bilang ng mga catalytically active centers (Fe/Fe3C, at CN group), at maraming pores na nagbibigay-daan para sa mabilis na mass transport. Ang mga cathode na gawa sa bagong materyal na elektrod ay lubos na matibay at mahusay na pagganap, maihahambing sa mga cathode na nakabatay sa metal - sa mas mababang presyo. Ang mga ito ay maaaring kumakatawan sa isang napaka-promising na panimulang punto para sa isang bagong henerasyon ng mga mura at napakahusay na metal-air na mga baterya at fuel cell.
Sinusuportahan ng SINOYQX ang ilang institusyon at unibersidad sa Tsina para sa carbonizing ng melamine foam para sa pagbawas ng oxygen sa mga fuel cell at baterya.
Ang ilan ay sinipi mula sa http://www.chemistryviews.org/details/ezine/4153391/Inspired_by_a_Breakwater.html