Karbonizirana melaminska pena, ki jo je predstavila ekipa, ki jo vodi Jaephil Cho na Nacionalnem inštitutu za znanost in tehnologijo Ulsan (Koreja), nov visoko učinkovit elektrokatalizator za redukcijo kisika v gorivnih celicah in baterijah, zagotavlja rešitev, s katero je mogoče zmanjšati stroške, vendar zagotavlja visoko učinkovite kovinsko-zračne baterije in gorivne celice.
Ekipa korejskih in ameriških znanstvenikov je predstavila nov material za elektrode na osnovi cenovno dostopne melaminske pene in saj. Visoka poroznost znatno olajša hiter transport mase, veliko število katalitično aktivnih centrov pa drastično poveča aktivnost katod za zmanjšanje kisika v gorivnih celicah in kovinsko-zračnih baterijah.
Reakcija, ki poteka na katodah gorivnih celic in kovinsko-zračnih baterij, je elektrokemična redukcija kisika, in sicer reakcija redukcije kisika (ORR). Ta reakcija je zaradi počasne hitrosti precej zavrta, učinkovitost celic pa nižja, kot bi lahko bila.
Katalitična katoda mora zagotoviti, da kisik reagira z vodo in prevzema elektrone, da tvorijo OH- ione v alkalni raztopini. Težava je v tem, da so v kompleksnem sistemu, ki vključuje trdne, tekoče in plinaste reaktante, transportni procesi pogosto prepočasni in zavirajo proces, zlasti pri praznjenju z večjo gostoto toka.
Katode iz poroznega ogljikovega nosilca (saje), na katerem je fino razpršena katalitično aktivna kovina, kot je platina, lahko zelo učinkovito zmanjšajo to kinetično inhibicijo. Vendar pa so dragi in premalo stabilni, zaradi česar so nepraktični za široko uporabo.
Skupina, ki sta jo vodila Jaephil Cho na Nacionalnem inštitutu za znanost in tehnologijo Ulsan (Koreja) in Meilin Liu na tehnološkem inštitutu Georgia (ZDA), si je tako prizadevala razviti bolj ekonomično alternativo.
Navdihnila jih je tetrapodna struktura (grško tetra: štiri, podes: noge) valobranov, da so sintetizirali nov visoko učinkovit elektrokatalizator. Tetrapodi, katerih štiri "noge" so obrnjene proti vogalom namišljenega tetraedra, so zgrajeni na obali, pa tudi v bližini jezov in pomolov, da zmanjšajo moč valov, ki butajo ob obalo. Te strukture nudijo tudi zatočišče za morske oblike življenja v svojih številnih velikih votlinah. Ko se melaminska pena pirolizira in zmelje z možnarjem in pestilom, tvori mikroskopske drobce, ki spominjajo na tetrapode.
Znanstveniki so melaminsko peno obdelali z železovim kloridom in ketjenblackom, dopiranim z dušikom (prevodnimi peleti saj). Ta produkt so karbonizirali in ekstrahirali z žveplovo kislino. Nastali nanotetrapodi, posejani z nanodelci saj, imajo zelo visoko specifično površino, veliko število katalitično aktivnih središč (Fe/Fe3C in skupine CN) in številne pore, ki omogočajo hiter transport mase. Katode iz tega novega materiala za elektrode so zelo vzdržljive in imajo odlično delovanje, primerljivo s katodami na osnovi kovin – po veliko nižji ceni. Ti lahko predstavljajo zelo obetavno izhodišče za novo generacijo poceni in visoko učinkovitih kovinsko-zračnih baterij in gorivnih celic.
SINOYQX podpira nekatere institucije in univerze na Kitajskem pri karbonizaciji melaminske pene za zmanjšanje kisika v gorivnih celicah in baterijah.
Nekaj citiranega s http://www.chemistryviews.org/details/ezine/4153391/Inspired_by_a_Breakwater.html