氫燃料電池是一種高效、清潔、無碳的發(fā)電裝置，有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，氫燃料電池的陰極需要使用大量鉑基催化劑。鉑是一種貴金屬，這就使得氫燃料電池的造價非常昂貴。發(fā)展高活性催化劑、減少鉑使用量，是氫燃料電池大規(guī)模商業(yè)化的關(guān)鍵所在。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)梁海偉教授與該校林岳博士、北京航空航天大學(xué)水江瀾教授等合作，成功研發(fā)出一系列高性能鉑基氫燃料電池催化劑，對于降低氫燃料電池成本，推動其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。該成果10月22日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《科學(xué)》上。

梁海偉（左）與學(xué)生一起檢查燃料電池膜電極。錢建豪 攝

氫燃料電池的工作原理是氫氣和空氣中的氧氣分別在電池的陽極和陰極發(fā)生氫氧化和氧還原兩個電化學(xué)反應(yīng)，從而高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。

梁海偉教授聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種高溫“硫固體膠”的合成方法，利用硫原子與鉑原子之間強(qiáng)烈的相互作用，如固體膠般將鉑基合金納米顆粒在高溫下“粘”在碳載體上，有效防止了納米顆粒在高溫下尺寸變大，成功制備了46種鉑基合金燃料電池催化劑。

研究人員從合成的46種催化劑“家族”中篩選出了數(shù)種高活性催化劑，使得氫燃料電池性能達(dá)到世界先進(jìn)水平。

和商業(yè)鉑碳催化劑相比，他們所合成的鉑鎳合金催化劑的活性高5倍以上。當(dāng)鉑的使用量只有商業(yè)鉑碳催化劑的十分之一時，他們所合成的鉑鈷合金催化劑表現(xiàn)出與商業(yè)鉑碳催化劑相當(dāng)?shù)娜剂想姵匦阅堋?/span>

“我們制備高性能鉑合金氫燃料電池催化劑的方法是一種普適性方法，有望大幅降低鉑使用量，從而降低燃料電池成本。”梁海偉表示。

來源|上觀新聞 

編輯|敬之

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