A karbonizált melaminhab, amelyet az Ulsan National Institute of Science and Technology (Korea) csapata vezetett be, Jaephil Cho vezette, egy új, rendkívül hatékony elektrokatalizátor az üzemanyagcellákban és akkumulátorokban az oxigén csökkentésére, és megoldást kínál a költségek csökkentésére, de rendkívül hatékony fém-levegő akkumulátorokat és üzemanyagcellákat biztosít.
Egy koreai és amerikai tudósokból álló csapat bemutatott egy újszerű elektródaanyagot, amely megfizethető melaminhab és korom alapú. A nagy porozitás jelentősen megkönnyíti a gyors tömegtranszportot, a katalitikusan aktív centrumok nagy száma pedig drasztikusan növeli az üzemanyagcellák és fém-levegő akkumulátorok katódjainak oxigéncsökkentő aktivitását.
Az üzemanyagcellák és fém-levegő akkumulátorok katódjain végbemenő reakció az oxigén elektrokémiai redukciója, nevezetesen az oxigénredukciós reakció (ORR). Ez a reakció a lassú sebessége miatt jelentősen gátolt, és a sejtek hatékonysága kisebb, mint amilyen lehetne.
A katalitikus katódnak biztosítania kell, hogy az oxigén reagáljon a vízzel, és elektronokat vesz fel, és lúgos oldatban OH-ionokat képezzen. A probléma az, hogy egy összetett rendszerben, amelyben szilárd, folyékony és gáznemű reagensek vesznek részt, a transzportfolyamatok gyakran túl lassúak és gátolják a folyamatot, különösen nagyobb áramsűrűséggel történő kisütéskor.
A porózus szénhordozóból (korom) készült katódok, amelyeken katalitikusan aktív fém, például platina van finoman diszpergálva, nagyon hatékonyan minimalizálhatják ezt a kinetikai gátlást. Mindazonáltal drágák és nem túl stabilak, így nem praktikusak a széles körű alkalmazáshoz.
Az Ulsan National Institute of Science and Technology (Korea) Jaephil Cho és a Georgia Institute of Technology (USA) Meilin Liu vezette csapat így egy gazdaságosabb alternatíva kidolgozását tűzte ki célul.
A hullámtörők tetrapod szerkezete (görögül tetra: négy, lábak: láb) ihlette őket egy új, rendkívül hatékony elektrokatalizátor szintetizálására. A tetrapodákat, amelyek négy „lábja” egy képzeletbeli tetraéder sarkai felé mutat, a tengerparton, valamint a gátak és mólók közelében épülnek fel, hogy csökkentsék a partra csapódó hullámok erejét. Ezek az építmények a tengeri életformák számára is menedéket nyújtanak számos nagy üregükben. Ha a melaminhabot pirolizálják és mozsártörővel megőrlik, mikroszkopikus méretű, tetrapodákra emlékeztető töredékeket képez.
A tudósok a melaminhabot vas-kloriddal és nitrogénnel adalékolt ketjenfeketével (korompelleteket vezetve) kezelték. Ezt a terméket karbonizálták és kénsavval extrahálták. Az így létrejövő korom nanorészecskékkel tűzdelt nanotetrapodák nagyon nagy fajlagos felülettel, nagyszámú katalitikusan aktív centrummal rendelkeznek (Fe/Fe3C és CN csoportok), és számos pórus, amelyek lehetővé teszik a gyors tömegszállítást. Az ebből az új elektródaanyagból készült katódok rendkívül tartósak és kiváló teljesítményt nyújtanak, összehasonlítva a fémalapú katódokkal – sokkal alacsonyabb áron. Ezek igen ígéretes kiindulópontot jelenthetnek az olcsó és rendkívül hatékony fém-levegő akkumulátorok és üzemanyagcellák új generációjához.
A SINOYQX néhány kínai intézményt és egyetemet támogat a melaminhab karbonizálásában az üzemanyagcellákban és akkumulátorokban lévő oxigén csökkentése érdekében.
Néhány idézet a http://www.chemistryviews.org/details/ezine/4153391/Inspired_by_a_Breakwater.html oldalról származik.