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中科大研制超薄铂镍合金高效纳米催化剂

作者:   发布时间:2015-03-23    浏览量:887   字体大小:  A+   A- 

    活性是目前商用催化剂的5倍,循环充放电6000次仍保持性能稳定——由中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室曾杰教授课题组与美国阿克伦大学教授彭振猛合作的质子交换膜燃料电池阴极催化剂研制,日前取得令人瞩目的重要进展。这一成果,为新一代高效、高稳定性燃料电池研制提供了新思路。

  在化石能源资源有限和环境污染加剧的双重压力下,以质子交换膜燃料电池为代表的新型清洁能源的研究和应用受到全球性关注。但是,这项技术还存在着不小的瓶颈,主要表现在针对电池阴极的氧还原反应催化剂活性和稳定性较低,制约了电池的输出功率和充放电循环次数,从而阻碍了质子交换膜燃料电池的商业化进程。

  曾杰课题组设计并研制出一种具有超薄铂镍合金原子层的核壳型纳米催化剂,并实现了对铂镍原子比例的调控。这种核壳型纳米催化剂的内部为一种低催化活性但非常稳定的钯核,外部为一种高催化活性的铂镍合金,不仅具有极高的铂原子利用率,还兼具氧还原反应所需要的高活性表面晶面。

  研究表明,该催化剂对于质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应的活性高达0.79千安培每克,约为目前商用铂碳催化剂的5倍。此外,由于这种新型催化剂内部存在较为稳定的钯核,使得其整体稳定性大幅度提高,在循环充放电测试6000次后,未见其性能有显著降低。国际著名化学期刊《美国化学会志》近日刊发了这项重要研究成果,专家评价,这项研究成果为开发新一代燃料电池提供了高效的纳米催化剂,也为改善燃料电池的综合性能提供了新思路。
 

来源:光明日报