Евро-Азиатский институт образовательных технологий Eurasian Institute of educational technologies
Monday, 2021-01-18, 4:54 AM
Site menu
Section categories
Археология- Аrcheology
Ботаника- Вotany
География- Geography
Зоология- Zoology
История- Нistory
История науки- Нistory of science
Медицина- Мedicine
Образование- Education
Общая биология- General biology
Общество- Society
Палеонтология- Рaleontology
Право- Jurisprudence
Психология- Рsychology
Технологии- Technology
Физика- Physics
Химия- Сhemistry
Экология- Еcology
Экономика- Еconomy
Our poll
Оцените наш сайт/ Please rate our website
Total of answers: 1367
Statistics

Total online: 1
Guests: 1
Users: 0

10:58 AM
Платина окисляется быстрее, чем ожидалось / Platinum oxidizes faster than expected

Взгляд электронного микроскопа внутрь пузыря платины. Поперечное сечение облучалось сфокусированным ионным пучком. Ниже полого пузыря виден кристалл YSZ

© DESY, Satishkumar Kulkarni

 

Платина, благородный металл, окисляется быстрее, чем ожидалось, в условиях, которые являются технологически значимыми. Это стало результатом исследования, проведенного совместно DESY NanoLab и Венским университетом. Устройства, которые содержат платину, такие как каталитические нейтрализаторы, используемые для снижения выхлопных газов в автомобилях, могут потерять эффективность в результате этой реакции.

Команда ученых, возглавляемая Томасом Келлером из DESY и Гамбургского университета, опубликовала недавнее исследование этого явления. «Платина является чрезвычайно важным материалом в технологическом плане», — говорит Келлер. «Условия, при которых платина подвергается окислению, еще не полностью установлены. Изучение этих условий важно для большого числа применений».

Ученые изучили тонкий слой платины, нанесенный на стабилизированный иттрием кристалл циркония (кристалл YSZ), ту же комбинацию, которая используется в лямбда-датчике автомобильных систем выпуска выхлопных газов. Кристалл YSZ представляет собой так называемый ионный проводник, что означает, что он проводит электрически заряженные атомы (ионы), в данном случае ионы кислорода. Напыленный паром слой платины служит электродом. Лямбда-датчик измеряет содержание кислорода в выхлопных газах в автомобиле и преобразует его в электрический сигнал, который, в свою очередь, в электронном виде управляет процессом сгорания топлива.

В DESY NanoLab ученые применили разность потенциалов около 0,1 В к кристаллу YSZ с платиновым покрытием и нагрели его примерно до 450 градусов Цельсия — условия, подобные тем, которые встречаются во многих технических устройствах.

В результате кислород, собранный под непроницаемой платиновой пленкой, достигает давления до 10 бар, что соответствует давлению в шинах грузовика. Давление, оказываемое кислородом, наряду с повышенной температурой вызывало образование небольших пузырьков внутри платиновой пленки, обычно имеющих диаметр около 1000 нанометров (0,001 миллиметра). «Платиновое образование пузырей является широко распространенным явлением, и мы хотели бы лучше понять его», — объясняет Келлер. «Наше исследование также можно считать представителем этого типа электрохимического явления в ряде других пограничных слоев».

В сканирующем электронном микроскопе на платиновой пленке видно много пузырьков после электрохимического эксперимента.
© DESY, Satishkumar Kulkarni

 

Ученые использовали сфокусированный ионный пучок (FIB) в качестве своего рода сверхострого скальпеля, чтобы разрезать платиновые пузырьки и более тщательно исследовать их внутреннюю часть. Они обнаружили, что внутренняя поверхность пузырьков была покрыта слоем оксида платины, толщина которого может достигать 85 нанометров, что намного толще, чем ожидалось.

«Это массивное окисление происходило в условиях, при которых оно обычно не наблюдается», — сообщают исследователи. «Как правило, платина является высокостабильным материалом, именно поэтому ее выбирают для многих применений, таких как каталитические нейтрализаторы в автомобилях, поскольку ее нелегко изменить. Поэтому наши наблюдения важны для таких применений».

Ученые подозревают, что высокое давление кислорода внутри пузырька ускоряет окисление металла. Это необходимо учитывать при работе электрохимических датчиков.

http://ab-news.ru

 

Electron microscope view inside the platinum bubble. The cross section was irradiated with a focused ion beam. Below the hollow bubble is seen the crystal YSZ

© DESY, Satishkumar Kulkarni

 

Platinum, a noble metal, oxidizes faster than expected under conditions that are technologically significant. This was the result of a study conducted jointly by DESY NanoLab and the University of Vienna. Devices that contain platinum, such as catalytic converters, used to reduce exhaust gases in cars, may lose efficiency as a result of this reaction.

A team of scientists led by Thomas Keller of DESY and the University of Hamburg has published a recent study of this phenomenon. "Platinum is an extremely important material in terms of technology," says Keller. "The conditions under which platinum is oxidized are not yet fully established. Studying these conditions is important for a large number of applications."

Scientists have studied a thin layer of platinum deposited on the yttrium-stabilized zirconium crystal (ysz crystal), the same combination that is used in the lambda sensor automotive exhaust systems. The ysz crystal is a so-called ion conductor, which means that it conducts electrically charged atoms (ions), in this case oxygen ions. Steam coated the platinum layer serves as the electrode. The lambda sensor measures the oxygen content of the exhaust gases in the vehicle and converts it into an electrical signal, which in turn electronically controls the fuel combustion process.

In DESY NanoLab, scientists applied a potential difference of about 0.1 V to a platinum-plated ysz crystal and heated it to about 450 degrees Celsius — conditions similar to those found in many technical devices.

As a result, the oxygen collected under the impervious platinum film reaches a pressure of up to 10 bar, which corresponds to the pressure in the tires of the truck. The pressure exerted by oxygen, along with the increased temperature, caused the formation of small bubbles inside the platinum film, usually having a diameter of about 1000 nanometers (0.001 mm). "Platinum bubble formation is a widespread phenomenon and we would like to understand it better," Keller explains. "Our study can also be considered a representative of this type of electrochemical phenomenon in a number of other boundary layers."

 

In the scanning electron microscope on a platinum film shows a lot of bubbles after an electrochemical experiment.

© DESY, Satishkumar Kulkarni

 

Scientists have used a focused ion beam (FIB) as a kind of super-sharp scalpel to cut platinum bubbles and investigate their interior more thoroughly. They found that the inner surface of the bubbles was covered with a layer of platinum oxide, the thickness of which can reach 85 nanometers, which is much thicker than expected.

"This massive oxidation occurred under conditions where it is not usually observed," the researchers report. "Platinum is generally a highly stable material, which is why it is chosen for many applications, such as catalytic converters in cars, as it is not easy to change. Therefore, our observations are important for such applications."

Scientists suspect that the high pressure of oxygen inside the bubble accelerates the oxidation of the metal. This must be taken into account when operating electrochemical sensors.

http://ab-news.ru

Category: Химия- Сhemistry | Added by: zvonimirveres
Log In
Search
Calendar
«  February 2019  »
SuMoTuWeThFrSa
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
2425262728
Организации / Оrganizations
Полезные ссылки / Useful links