阻礙在汽車、卡車和其他車輛中廣泛使用環(huán)保型氫燃料電池的一個因素就是燃料電池中的鉑催化劑成本很高,而鉑催化劑是使燃料電池工作的關鍵因素。使用較少貴金屬鉑的方法之一是,將其與其他更便宜的金屬結合使用,但是此類合金催化劑在燃料電池中會迅速降解。
據外媒報道,美國布朗大學(Brown University)的研究人員研發(fā)出來一種合金催化劑,既能減少鉑金屬的使用,又能在燃料電池測試中使燃料電池保持良好狀態(tài)。據測試結果顯示,研究人員的催化劑由鉑合金與鈷合金納米粒子制成,在活動性和耐久性方面均超過了美國能源部(DOE)制定的2020年的目標。
該研究的第一作者Junrui Li表示,合金催化劑的耐久性是燃料電池領域的一個大問題,已經有證據表明,合金最初的表現(xiàn)優(yōu)于純鉑,但是在燃料電池內部,催化劑中的非貴金屬部分會氧化并且浸出得非常快。
為了解決浸出問題,Li與其同事研發(fā)了具有特殊結構的合金納米粒子。該粒子具純鉑外殼,中心由鉑和鈷原子堆疊而成。布朗大學化學教授Shouheng Sun表示,此種分層的核心結構是催化劑具活動性和耐久性的關鍵。
初步測試表明,催化劑在實驗室環(huán)境中表現(xiàn)良好,優(yōu)于傳統(tǒng)的鉑合金催化劑。新催化劑在30,000次高壓循壞之后,還保持活動性,但是傳統(tǒng)催化劑的性能顯著下降。
研究人員已經對此催化劑申請了臨時專利,他們希望繼續(xù)研發(fā)和改進此催化劑。
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