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燃料電池鉑催化劑研究獲突破 將大幅降低電池成本
2016-12-01 12:05:53
關(guān)鍵詞:燃料電池鉑催化劑催化活性

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  燃料電池汽車因零排放和高能效而備受關(guān)注,卻因燃料電池價格高昂而推廣受阻,其中一個重要原因在于燃料電池需要昂貴的鉑作催化劑。近日有國際科研團隊研發(fā)出表面呈鋸齒狀的超細(xì)鉑納米線催化劑,大大增加了燃料電池催化劑的表面活性和比表面積。

  由湖南大學(xué)和清華大學(xué)訪學(xué)教授、加州大學(xué)洛杉磯分校化學(xué)系教授段鑲鋒及該校材料系教授黃昱領(lǐng)導(dǎo)的包括中國、美國及意大利科學(xué)家在內(nèi)的國際科研團隊,研發(fā)出表面呈鋸齒狀的超細(xì)鉑納米線催化劑,大大增加了燃料電池催化劑的表面活性和比表面積,將其總體催化活性提升了50多倍。該成果于11月18日凌晨在線發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

  燃料電池汽車因零排放和高能效而備受關(guān)注,卻因燃料電池價格高昂而推廣受阻,其中一個重要原因在于燃料電池需要昂貴的鉑作催化劑。據(jù)段鑲鋒介紹,鉑的催化活性由表面活性和比表面積所決定,以往的研究,多從改善鉑的化學(xué)環(huán)境等方面提升其表面活性,或通過調(diào)整鉑的納米結(jié)構(gòu)等幾何手段提升其比表面積,很難將二者兼顧。

  “材料的催化活性一般與表面原子結(jié)構(gòu)有關(guān),材料做得越小,參與化學(xué)反應(yīng)的表面原子越多,但材料穩(wěn)定性卻變差,經(jīng)常會因發(fā)生團聚而失去表面活性或比表面積。”段鑲鋒稱,該研究的突破在于“首次同時實現(xiàn)了最高的比表面積和表面活性”。

  研究人員告訴記者,鋸齒狀超細(xì)納米線同時具備了作為高效電化學(xué)催化劑的幾個特性。首先,其鋸齒狀的表面缺陷結(jié)構(gòu)與特殊化學(xué)環(huán)境可有效降低反應(yīng)的活化能,提供眾多高效反應(yīng)活性位點,極大地提高表面催化活性。另外,它所具備的特殊的一維納米線結(jié)構(gòu)可以有效降低超細(xì)納米結(jié)構(gòu)團聚幾率,從而提供超高的、穩(wěn)定的比表面積。同時,一維納米結(jié)構(gòu)優(yōu)異的導(dǎo)電性及其與催化劑載體的“多點接觸”可以優(yōu)化電化學(xué)反應(yīng)電子輸運的過程,提高鉑催化劑的利用效率。

  據(jù)悉,該成果將大幅降低燃料電池成本,具有廣闊的應(yīng)用前景。同時,該研究方法對類似納米催化劑研究亦有廣泛借鑒意義。

稿件來源: 科學(xué)網(wǎng)
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