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创新燃料电池纳米催化剂大幅降低成本

导读: 最近,一组来自LBNL美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室、ANL阿贡国家实验室的化学家和材料学家组成的队伍开发出了创新的三维“纳米框架”催化剂,它在催化阳极氧化反应方面的性能超过了常规的铂-碳微粒催化剂,史无前例,甚至大大超过了美国能源部对该技术预计的在2017年可能达到技术水平。

  氢燃料电池汽车推广的最大阻力在于金属铂的高昂价格和稀有产量。这种昂贵金属对于燃料电池阴极处的氧化还原反应的进行尤其重要。在阴极,从聚合物膜透过来的质子、空气中的氧原子、由导线传来的电子,三者结合,形成产物——水。

  最近,一组来自LBNL美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室、ANL阿贡国家实验室的化学家和材料学家组成的队伍开发出了创新的三维“纳米框架”催化剂,它在催化阳极氧化反应方面的性能超过了常规的铂-碳微粒催化剂,史无前例,甚至大大超过了美国能源部对该技术预计的在2017年可能达到技术水平。

  这种双金属催化剂由铂和镍组成,具有中空、高活性、内外表面尺寸大的特点,使得它的效率和成本都大大优于目前的催化剂产品。

  这种催化剂也可在碱性水解槽中工作,将水分裂为氧和氢。根据耗电量高低,未来它还可能作为氢气的制备装置。碱性水解槽里面有两个用膜分离开的电极,这两个电极浸没在成分为氢氧化钾的碱性电解液中。研究者对比测试了新型催化剂和传统铂-碳催化剂在其中的性能后发现,新的催化剂的性能提高了一个数量级。

  最近几年,全世界的研究主要集中在通过合金,将铂同其他更为廉价的金属结合形成合金,在降低催化剂价格的前提下,保持性能不降低。另一个改进方法是开发中空、笼形、多孔材料,以便在其中加入更少量的贵金属催化剂。领导该项目的来自LBNL实验室的化学家、加州大学伯克利分校教授Peidong Yang说,这种非常规的几何体结构使得定量地改进物理、化学性能变得更加方便。

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