美國(guó)開發(fā)鉑-鎳-鉬納米結(jié)構(gòu)燃料電池催化劑

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)亨利薩穆埃利學(xué)校的工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)近日開發(fā)出由三種金屬構(gòu)成的納米結(jié)構(gòu)，用于增加燃料電池的效率和耐久性，同時(shí)還能降低成本。

Yu Huang是加州大學(xué)洛杉磯分校材料科學(xué)與工程的副教授，也是這項(xiàng)研究的主要研究員。據(jù)他介紹，質(zhì)子交換膜燃料電池具有光明的前途，因?yàn)樗茏鳛橐豢钋鍧嵞茉词褂玫碾姵匮b配在零排放的車輛上。質(zhì)子交換膜燃料電池中的化學(xué)反應(yīng)是由金屬催化的，其中的一個(gè)反應(yīng)便是氧化還原反應(yīng)，這一反應(yīng)中通常使用鉑作為催化劑。但是鉑的成本高，因而不能廣泛使用?？茖W(xué)家們一直試圖找到鉑的替代品，包括鉑-鎳化合物，但到目前為止，還沒(méi)有找到具有足夠耐用性的解決方案。

為了制造更加高效和耐用、同時(shí)價(jià)格低廉的燃料電池，研究人員使用了一種叫做表面摻入的技術(shù)，他們?cè)阢K-鎳納米結(jié)構(gòu)表面加入了1/3的鉬元素，這一做法能夠使合金表面的性質(zhì)更加穩(wěn)定，防止鎳和鉑的流失。

研究發(fā)現(xiàn)，使用鉑-鎳-鉬表面的納米結(jié)構(gòu)催化劑比鉑碳復(fù)合催化劑的效率要高81倍。隨著時(shí)間的推移，由三種金屬構(gòu)成的化合物在耐久性上保留了約95%的效率，明顯優(yōu)于鉑-鎳催化劑的66%。

Huang表示，加入1/3的過(guò)渡金屬使得電池能夠在效率和耐用性上有所提高，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，還能夠降低成本。此外，表面摻入技術(shù)可以廣泛應(yīng)用到催化劑的制造中去，并開辟了高性能催化劑制作的新道路。這種催化劑可用作高性能環(huán)保催化劑、高性能能源生產(chǎn)催化劑和高性能化工生產(chǎn)催化劑。