中國科大團隊研製出一種新型燃料電池陰極催化劑
2021年01月11日14:06

中新網合肥1月11日電 (記者 吳蘭)記者11日從中國科學技術大學獲悉,該校曾傑教授團隊與國家同步輻射實驗室鮑駿教授團隊合作,研製出一種新型氫氧燃料電池陰極催化劑。

該催化劑為超立方體框架結構,在氫氧燃料電池陰極反應中表現出高活性和高穩定性,為今後相關電催化劑的設計提供了新思路。該成果日前發表於《美國化學會誌》。

燃料電池是一種化學電池,它利用物質發生化學反應時釋出的能量,直接將其變換為電能。當前,電池陰極氧還原反應的鉑基催化劑活性和穩定性較低,製約了電池輸出功率和充放電循環次數,從而增加了整個燃料電池的成本。因此,高活性、高穩定性的陰極催化劑製備,成為氫氧燃料電池研究的熱點與難點。

中國科大團隊受三維立方體向四維超立方體演變的啟發,將鈀鉑均勻合金立方體進行氧化刻蝕,通過精準調控鈀原子去除和餘下鈀原子、鉑原子重排,得到鈀鉑合金超立方體框架結構。此外,通過調節初始立方體中鈀、鉑比例,還可以得到八足體和立方框架結構。

在電池陰極催化測試中,立方框架結構、超立方體結構和八足體結構的單位質量活性,分別達到商用鉑碳催化劑的4.1倍、11.6倍和8.3倍。理論計算表明,超立方體表面晶面的氧吸附能最接近於理論最優值,這一趨勢與實際測試的氧還原活性順序相一致。

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