Nhƣ chúng ta đã biết đối với pin thì việc dùng chất xúc tác rất quan trọng. Tuy nhiên để đạt đƣợc hiệu suất tốt nhất thì vấn đề cần quan tâm là kích thƣớc của hạt xúc tác. Thông thƣờng về lĩnh vực xúc tác thì kích cỡ ngƣời ta luôn mong muốn phải nhỏ khoảng từ 2-3 nanomet. Đặc điểm của hạt nano là rất nhỏ nên chúng có khuynh hƣớng là kết tụ lại (do lực hút tĩnh điện) thành những đám lớn, cộng thêm khả năng ăn mòn điện cực trong quá trình làm việc sẽ ảnh hƣởng lớn về mặt xúc tác. Một phƣơng pháp rất hữu hiệu hiện nay để giải quyết vấn đề này là việc gắn trực tiếp những hạt xúc tác lên bề mặt của chất mang. Những chất mang thông thƣờng đƣợc cấu tạo từ carbon và một số hợp chất của nó. Sau đây là một số chất mang đang đƣợc dùng phổ biến hiện nay:
Vulcan XC-72
Là một chất mang dạng bột, có diện tích bề mặt lớn khoảng 232 m2.g-1, trên bề mặt có nhiều lỗ xốp với những đặc điểm này sẽ thuận lợi cho việc phân tán cũng nhƣ bám dính những hạt xúc tác có kích thƣớc nano [11]. Ngoài ra, carbon Vulcan XC-72 còn có độ dẫn điện tốt và giá thành vừa phải. Đây cũng là một trong những loại vật liệu đƣợc dùng làm chất mang phổ biến nhất trong hệ thống DMFC.
Vulcan XC-72R
Loại Vulcan XC-72R có đặc điểm và tính chất giống nhƣ Vulcan XC-72 nhƣng chỉ có một vài điểm khác biệt nhỏ về mặt hình dạng thay vì dạng bột nhƣ Vulcan XC-72 thì Vulcan XC-72R là dạng viên, nhỏ [11]. Diện tích bề mặt có lớn hơn Vulcan XC-72 vào khoảng 241m2
.g-1, ngoài ra thì những tính chất của Vulcan XC-72R đều giống nhƣ của Vulcan XC-72.
Black Pearl 2000
So với các loại Carbon đƣợc nhắc đến thì Black Pearl 2000 có diện tích bề mặt lớn nhất khoảng trên 1000m2.g-1. Chính vì vậy, chúng ta không còn nghi ngờ về
khả năng phân tán các hạt xúc tác. Tuy nhiên, về mặt hỗ trợ chống lại sự ăn mòn thì Black Pearl không tốt nhƣ hai loại XC72 và XC-72R.
Acetylen Black
Nếu nhƣ những loại chất mang đã đề cập bên trên đều có diện tích bề mặt lớn thì với Acetylen Black lại ngƣợc lại hoàn toàn. Diện tích bề mặt rất nhỏ khoảng 50m2.g-1 nên vấn đề về việc phân tán hạt xúc tác cũng không đƣợc nhƣ mong muốn.
Carbon nanotubes (CNT)
Carbon nanotubes là một trong số 4 loại cấu trúc tinh thể của Carbon ở dạng nano. Ƣu điểm của ống than nano là kích thƣớc nhỏ, cấu trúc ống dài với diện tích bề mặt lớn, độ dẫn điện cao đƣợc ứng dụng vào việc làm chất mang hay chế tạo các điện cực pin nhiên liệu. Vật liệu kim loại sẽ dễ dàng bám dính lên các ống nano đƣợc hoạt hóa với hiệu suất rất cao, đồng thời tốc độ truyền dẫn electron ở các điện cực tăng lên rất nhiều và cũng có thể dùng nó nhƣ một thiết bị dự trữ năng lƣợng.
Graphene
Graphene là một sản phẩm trong quá trình khử Graphite oxit, đƣợc coi là vật liệu mỏng nhất hiện nay. Ngoài việc có diện tích bề mặt lớn Graphene còn đƣợc quan tâm trong lĩnh vực làm chất mang nhờ nhiều tính chất quan trọng nhƣ độ bền cơ lý cao, có khả năng chống cháy, độ dẫn nhiệt, dẫn điện cao, trơ về mặt hóa học và nhiệt độ, cuối cùng chi phí sử dụng rất rẻ [12].
Tóm lại, có nhiều loại chất mang và mỗi loại có nhiều tính chất khác nhau nhƣng tất cả chúng đều có một vài điểm chung để phù hợp với vai trò làm chất mang nhƣ diện tích bề mặt lớn, có nhiều lỗ xốp trên bề mặt giúp khả năng bám dính của các hạt xúc tác trở nên tốt hơn. Đó là chƣa kể đến khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt và chi phí cũng không cao. Nếu xét về mọi mặt thì việc xử dụng Vulcan XC72 là tối ƣu.
1.3 Đặc điểm và tính chất của hạt nano Platin 1.3.1 Giới thiệu về vật liệu nano