本報(bào)訊（記者楊保國(guó)）近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心教授曾杰課題組與湖南大學(xué)教授黃宏文合作，研制出一種兼具優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性的質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑。日前，該成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。
質(zhì)子交換膜燃料電池具有零排放、能量效率高、功率可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)電動(dòng)汽車中最理想的驅(qū)動(dòng)電源。但它的陰極端氧還原反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程十分緩慢，需要使用大量貴金屬鉑納米催化劑來(lái)維持高效運(yùn)轉(zhuǎn)，使得其成本高昂，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用受限。
提高鉑基催化劑在氧還原反應(yīng)中的質(zhì)量活性以及催化穩(wěn)定性是降低貴金屬鉑用量的途徑。研究人員通過(guò)精細(xì)調(diào)控鉑基催化劑的維度、尺寸、組分，研制出超細(xì)的鉑鎳銠三元金屬納米線催化劑。該納米線的直徑僅有1納米，其表面鉑原子占整體鉑原子比率高于50%，展現(xiàn)了超高的原子利用率，為高的催化質(zhì)量活性提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
氧還原催化測(cè)試表明，碳負(fù)載的超細(xì)鉑鎳銠三元金屬納米線催化劑的質(zhì)量活性是目前商用鉑碳納米催化劑的15.2倍。同時(shí)，這種催化劑在氧氣氣氛下循環(huán)使用1萬(wàn)次后，只有12.8%的質(zhì)量活性性能損失，而目前商用的碳負(fù)載型鉑納米催化劑在相同使用情況下，質(zhì)量活性性能損失達(dá)到73.7%。
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