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新催化劑“喚醒”燃料電池生命力

2026-04-12 14:50:474174

　　開發具有高氧氣還原催化活性、抗甲醇幹擾和高穩定性的廉價氧氣還原催化材料一直是業內研究的熱點領域。　　隨(sui)著(zhe)全(quan)球(qiu)能(neng)源(yuan)危(wei)機(ji)的(de)到(dao)來(lai)，以(yi)及(ji)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)問(wen)題(ti)的(de)日(ri)益(yi)嚴(yan)重(zhong)，可(ke)持(chi)續(xu)能(neng)源(yuan)的(de)開(kai)發(fa)利(li)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)被(bei)人(ren)們(men)關(guan)注(zhu)並(bing)寄(ji)予(yu)厚(hou)望(wang)，其(qi)中(zhong)就(jiu)包(bao)括(kuo)可(ke)持(chi)續(xu)能(neng)源(yuan)的(de)儲(chu)存(cun)與(yu)轉(zhuan)化(hua)。

　　氧氣還原催化材料引關注 　　燃ran料liao電dian池chi因yin其qi優you越yue的de性xing能neng和he環huan境jing無wu汙wu染ran性xing，一yi直zhi是shi可ke持chi續xu能neng源yuan研yan究jiu領ling域yu的de熱re點dian之zhi一yi。燃ran料liao電dian池chi的de能neng量liang轉zhuan化hua效xiao率lv高gao，它ta可ke以yi直zhi接jie將jiang燃ran料liao的de化hua學xue能neng轉zhuan化hua為wei電dian能neng，中zhong間jian不bu經jing過guo燃ran燒shao過guo程cheng，因yin而er不bu受shou卡ka諾nuo循xun環huan的de限xian製zhi。燃ran料liao電dian池chi係xi統tong的de燃ran料liao—電能轉換效率在45%～60%，而火力發電和核電的效率大約在30%～40%。　　其中，作為整個燃料電池反應決速步驟的陰極氧氣還原反應尤為重要，因為其效率高低直接決定整個燃料電池的效率水平。　　raner，youyuqicaiyongguijinshubohuohejinnamilizizuoweidianjicuihuacailiao，shiranliaodianchidefazhanshoudaohendaxianzhi。juchubugusuan，ranliaodianchizhongbocailiaodechengbenzhanzhenggeranliaodianchichengbende40%左右。此外，鉑催化劑還具有另一大缺點——抗甲醇毒化性較差，而這直接導致電池的使用效率大大降低。　　因此，開發具有高氧氣還原催化活性、抗甲醇幹擾和高穩定性的廉價氧氣還原催化材料一直是業內研究的熱點領域。　　銀的價格不到鉑的2%，且(qie)對(dui)氧(yang)氣(qi)還(hai)原(yuan)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)，很(hen)有(you)希(xi)望(wang)成(cheng)為(wei)用(yong)來(lai)替(ti)代(dai)鉑(bo)的(de)氧(yang)氣(qi)還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)電(dian)催(cui)化(hua)劑(ji)。不(bu)過(guo)，從(cong)實(shi)際(ji)效(xiao)果(guo)來(lai)看(kan)，銀(yin)的(de)性(xing)能(neng)還(hai)遠(yuan)不(bu)如(ru)鉑(bo)催(cui)化(hua)劑(ji)。　　考kao慮lv到dao催cui化hua劑ji的de電dian催cui化hua活huo性xing與yu催cui化hua劑ji顆ke粒li之zhi間jian有you效xiao的de電dian子zi傳chuan遞di有you著zhe密mi切qie的de關guan係xi，中zhong科ke院yuan過guo程cheng所suo的de研yan究jiu人ren員yuan經jing過guo不bu懈xie努nu力li，終zhong於yu研yan發fa出chu一yi種zhong將jiang銀yin納na米mi粒li子zi與yu高gao導dao電dian性xing載zai體ti碳tan納na米mi管guan複fu合he的de方fang法fa，從cong而er有you效xiao地di提ti高gao了le銀yin納na米mi粒li子zi的de電dian催cui化hua活huo性xing。　　與零維的銀納米粒子相比，一維銀納米線（agnws）youyuqichaogaodedaodianxing，yeshilingyizhongqianzaidegaoxiaoyanghaiyuancuihuaji。danmuqianbaodaoqixiaoguohaiwufalingrenmanyi。yanjiurenyuanjiaode，daozhiyinnamixiancuihuahuoxingdidezhuyaoyuanyinkenengyuqidichangjingbiyouguan，yinerwufaxingchengyouxiaodedianzichuanditongdao。　　銀納米網與石墨烯“完美結合” 　　如果能夠製備一種由具有高長徑比的銀納米線組成的二維銀納米網絡結構材料（agnn）)，由於具有更好的電導和熱導性能，因此與零維、一維材料相比應該會具有更好的催化活性與穩定性能。並且，由於它們不容易發生聚集、溶解以及ostwald熟化，agnn有望成為一種新型的氧氣還原反應高活性電催化劑。
　ciwai，weiletigaocuihuajidediancuihuahuoxing，yanjiurenyuanyoutongguoyonggenggaodaodianxingdeshimoxizuoweifuzaicailiao，dedaolejinyibutishengfuhecailiaodediancuihuahuoxingdexiaoguo。　　最(zui)近(jin)，從(cong)中(zhong)科(ke)院(yuan)過(guo)程(cheng)工(gong)程(cheng)研(yan)究(jiu)所(suo)傳(chuan)來(lai)好(hao)消(xiao)息(xi)，在(zai)國(guo)家(jia)自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)基(ji)金(jin)委(wei)的(de)大(da)力(li)支(zhi)持(chi)下(xia)，該(gai)所(suo)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)發(fa)展(zhan)了(le)一(yi)種(zhong)簡(jian)單(dan)普(pu)適(shi)的(de)方(fang)法(fa)，製(zhi)備(bei)了(le)由(you)長(chang)徑(jing)比(bi)高(gao)達(da)2000的銀納米線自編織而組成的銀納米網/石墨烯納米複合材料。　　研究人員通過采用多酸（poms）作為唯一的還原劑、包覆劑，在室溫下一步同時還原金屬離子以及氧化石墨（go），成功大規模地製備了二維agnn@pom-gnss納米複合材料，多酸在銀納米網與石墨烯之間同時起了鏈接劑的作用。　　研究發現，該材料具有很好的電催化氧氣還原反應性能，其電催化的起始電位已經接近了商業鉑/碳材料，並且在很大電壓範圍內，比鉑/碳材料具有更大的極限電流密度及更好的穩定性能，還具有很好的抗甲醇幹擾性能。　　尤其值得注意的是，該複合材料具有比商業化的鉑/tancailiaogenghaodecuihuawendingxing，youwangshixianduiguijinshubodetidai。tebieshizhezhongfuhecailiaozhibeigongyijiandan，kefangbiandishixianguimohuashengchan，chanyehuaqianjingleguan，zhideqidai。