布朗大學開發(fā)出更便宜、更耐用的氫燃料電池催化劑

布朗大學科學家開發(fā)出一種新型的氫燃料電池催化劑，該催化劑是由鉑和鈷合金制成的納米顆粒，并且具有使氫燃料電池驅(qū)動的車輛更經(jīng)濟的潛力。研究結(jié)果最近發(fā)表在Joule雜志上。

據(jù)報道，新催化劑除了比純鉑(目前燃料電池的主要催化劑)便宜之外，還更高效耐用。這是一個非常有前景的發(fā)現(xiàn)，因為使燃料電池工作的鉑催化劑不但很昂貴，而且進行氧還原反應的效率不高。這是在清潔運輸行業(yè)中氫燃料汽車難以與電動汽車競爭的主要原因之一，也是為什么許多科學家從事氫燃料電池研究以尋找更便宜和更有效的純鉑催化劑替代品的原因之一。

眾所周知，將鉑與鈷等金屬合鑄可以得到比純鉑更有效的催化劑，但問題是一般金屬在燃料電池的苛刻條件下會快速氧化而流失。為了防止這種情況發(fā)生，由Junrui Li領(lǐng)導的布朗大學研究團隊制造了由純鉑的外層和由鉑及鈷原子交替組成的內(nèi)層構(gòu)成的納米粒子。

化學教授Shouheng Sun表示：核心中原子的分層排列有助于外殼中的鉑晶格有序排列和收緊，從而增加鉑的反應性能，同時保護鈷原子在反應中不流失。這就是為什么這些顆粒比金屬原子隨機排列的合金顆粒表現(xiàn)得更好的原因。測試結(jié)果表明，新納米粒子顯示出比鉑更好的催化性能，新納米粒子在3萬個電壓周期后仍保持活性，而鉑在這個電壓周期內(nèi)活性會急劇下降。

盡管氫燃料電池研究很有前景，但科學家們指出，因為實驗室的工況與具有較高溫度和酸度水平的燃料電池內(nèi)部工況差別很大，因此需要更多的研究和測試來了解催化劑的真實性能。合金納米粒子催化劑已經(jīng)進入下一階段的測試，并將在Lost Alamos國家實驗室的實際燃料電池內(nèi)進行測試。