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中國科學技(ji)術大學曾杰教(jiao)授課題組與美國阿克倫大學教(jiao)授彭(peng)振猛合作，近期在質子交(jiao)換膜燃料(liao)(liao)電(dian)池(chi)陰極催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑研制方面取(qu)得重要進展(zhan)，通過在鈀(ba)納米晶上(shang)生長(chang)超薄鉑鎳(nie)合金原子層(ceng)的方法，成功研制出鈀(ba)－鉑鎳(nie)核殼納米催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑。該催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)劑具有很高(gao)的鉑原子利用率，在催(cui)(cui)(cui)化(hua)(hua)質子交(jiao)換膜燃料(liao)(liao)電(dian)池(chi)陰極氧(yang)還(huan)原反(fan)應中表現不(bu)俗(su)。
近年(nian)來，隨著(zhu)(zhu)全(quan)球化(hua)石能(neng)源的(de)(de)消(xiao)耗與(yu)環(huan)境污染(ran)的(de)(de)加劇，以(yi)質(zhi)子交(jiao)換膜燃料電池(chi)(chi)為代(dai)表的(de)(de)新型清潔(jie)能(neng)源的(de)(de)研究(jiu)和應用受到廣泛關注(zhu)。但(dan)是(shi)，這項技術還(huan)存在(zai)著(zhu)(zhu)明顯的(de)(de)瓶頸，主(zhu)要(yao)表現在(zai)針對電池(chi)(chi)陰極(ji)的(de)(de)氧還(huan)原反應催化(hua)劑活性(xing)和穩定性(xing)較低，制約了(le)電池(chi)(chi)的(de)(de)輸(shu)出功率(lv)和充(chong)放(fang)電循環(huan)次(ci)數，從而阻礙了(le)質(zhi)子交(jiao)換膜燃料電池(chi)(chi)的(de)(de)商(shang)業(ye)化(hua)進(jin)程。
面對這一(yi)(yi)(yi)(yi)挑(tiao)戰(zhan)，曾杰教授(shou)課題(ti)組設計并(bing)研制出一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)具(ju)有(you)超薄鉑(bo)鎳(nie)(nie)合(he)金(jin)原子層的(de)核(he)殼型納(na)米(mi)(mi)催(cui)化劑，并(bing)實現(xian)了對鉑(bo)鎳(nie)(nie)原子比例的(de)調控(kong)。這種(zhong)核(he)殼型納(na)米(mi)(mi)催(cui)化劑的(de)內部(bu)為(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)低(di)催(cui)化活性(xing)但非常穩(wen)定的(de)鈀核(he)，外部(bu)為(wei)一(yi)(yi)(yi)(yi)種(zhong)高催(cui)化活性(xing)的(de)鉑(bo)鎳(nie)(nie)合(he)金(jin)，不僅(jin)具(ju)有(you)極高的(de)鉑(bo)原子利用率，還兼具(ju)氧還原反(fan)應所需要的(de)高活性(xing)表面晶面。
研(yan)究表明，該催化(hua)劑(ji)(ji)(ji)對于質(zhi)子交(jiao)換(huan)膜(mo)燃料電池陰極氧還原反應的活(huo)性(xing)(xing)高達0．79千安培每克，約為目前商用鉑碳催化(hua)劑(ji)(ji)(ji)的5倍(bei)。此(ci)外，由(you)于這種新型催化(hua)劑(ji)(ji)(ji)內部存在(zai)較為穩(wen)定的鈀核(he)，使得其(qi)整(zheng)體穩(wen)定性(xing)(xing)大幅(fu)度提高，在(zai)循環充放電測(ce)試(shi)6000次后，未見其(qi)性(xing)(xing)能有顯著降低。
該成果(guo)近(jin)日發(fa)表在國際著(zhu)名化(hua)學期刊《美國化(hua)學會志》上。專家介紹，這項研究成果(guo)為(wei)(wei)開發(fa)新(xin)一(yi)代(dai)燃料電池(chi)提供了高(gao)效的納米(mi)催化(hua)劑，也為(wei)(wei)改善燃料電池(chi)的綜合性能提供了新(xin)思(si)路。 . |
