導航菜單

硒錨可以提高鉑燃料電池催化劑的耐久性

鉑長期以來被用作催化劑以使氧化還原反應成為燃料電池技術的核心。但這種金屬的高成本是阻礙燃料電池與更便宜的汽車和家庭供電方式競爭的因素之一。

現在佐治亞理工學院的研究人員開發出一種新的鉑基催化體系,它比傳統的商業體系更耐用,并且具有更長的使用壽命。從長遠來看,新系統可以降低生產燃料電池的成本。

該研究于7月15日在ACS期刊Nano Letters上發表,該研究人員描述了一種解決鉑催化劑降解的關鍵原因之一的可能的新方法,即燒結,即鉑顆粒遷移和聚集在一起的過程,降低鉑的比表面積并導致催化活性下降。

為了減少這種燒結,研究人員設計了一種方法,使用元素硒將鉑顆粒固定在碳載體材料上。

“有一些減少燒結的策略,例如使用尺寸均勻的鉑顆粒來減少它們之間的化學不穩定性,”佐治亞理工學院訪問研究生曹正明說。“這種使用硒的新方法在鉑和碳載體材料之間產生了強烈的金屬 - 載體相互作用,從而顯著提高了耐久性。同時,鉑顆粒可以使用并保持在較小的水平,從而獲得高催化活性。比表面積增加。“

該過程開始于將納米級的硒球加載到商業碳載體的表面上。然后將硒在高溫下熔化,使其擴散并均勻地覆蓋碳的表面。然后,使硒與鹽前體反應生成鉑,以產生直徑小于2納米且均勻分布在碳表面上的鉑顆粒。

硒和鉑之間的共價相互作用提供了將鉑顆粒穩定地固定在碳上的強大聯系。

“由于其作為催化劑的高活性和耐久性,所得到的催化劑體系非常顯著,”佐治亞理工學院和埃默里大學Wallace H. Coulter生物醫學工程系教授和Brock家庭主席Younan Xia說。

由于納米級鉑的比表面積增加,新催化體系最初顯示出比現有商業鉑 - 碳催化劑的原始值高3.5倍的催化活性。然后,研究小組使用加速耐久性測試對催化系統進行了測試。即使在20,000次循環的電勢掃描之后,新系統仍然提供的催化活性是商業系統的三倍以上。

研究人員在耐久性試驗的不同階段使用透射電子顯微鏡檢查為什么催化活性仍然很高。他們發現硒錨有效地保留了大部分鉑顆粒。

“經過20,000次循環后,大部分顆粒殘留在碳載體上,沒有分離或聚集,”曹說。“我們相信這種催化體系作為提高鉑催化劑耐久性和活性的可擴展方式具有巨大潛力,并最終提高了將燃料電池用于更廣泛應用的可行性。”

鄭重聲明:本文版權歸原作者所有,轉載文章僅為傳播更多信息之目的,如作者信息標記有誤,請第一時間聯系我們修改或刪除,多謝。

天津快乐十分开奖结果查询结果