PEMFC陰極催化劑研製取得重要進展

據中國科學技術大學新聞網消息：近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家實驗室和化學與材料科學學院曾傑教授課題組與美國Akron大學彭振猛教授
、上海應用物理研究所司銳教授合作
，在質子交換膜燃料電池陰極催化劑研製方麵取得重要進展。研究人員基於集團效應（ensemble effect）設計出一種銠原子摻雜的鉑超細納米線催化劑，其在燃料電池陰極氧還原反應中表現出高活性和高穩定性。該成果以“Achieving Remarkable Activity and Durability toward Oxygen Reduction Reaction Based on Ultrathin Rh-Doped Pt Nanowires”為題，發表在《美國化學會誌》雜誌上（(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8152−8159)），論文的共同第一作者是博士後黃宏文和博士研究生李衎。

質子交換膜燃料電池（PEMFCs）被bei認ren為wei是shi在zai運yun輸shu工gong具ju和he移yi動dong設she備bei的de高gao效xiao電dian力li輸shu送song中zhong具ju有you廣guang闊kuo前qian景jing的de清qing潔jie能neng源yuan轉zhuan換huan技ji術shu。然ran而er，其qi陰yin極ji氧yang還hai原yuan反fan應ying由you於yu動dong力li學xue緩huan慢man需xu要yao大da量liang貴gui金jin屬shu鉑bo作zuo為wei催cui化hua劑ji，增zeng加jia了le相xiang關guan部bu件jian的de製zhi造zao成cheng本ben，從cong而er限xian製zhi了le該gai技ji術shu的de商shang業ye化hua。提ti高gao鉑bo催cui化hua劑ji在zai氧yang還hai原yuan反fan應ying中zhong的de質zhi量liang活huo性xing可ke有you效xiao減jian少shao鉑bo的de用yong量liang，從cong而er實shi現xian成cheng本ben的de降jiang低di。提ti升sheng催cui化hua劑ji中zhong鉑bo利li用yong率lv的de策ce略lve層ceng出chu不bu窮qiong，許xu多duo已yi報bao道dao的de鉑bo基ji催cui化hua劑ji擁yong有you卓zhuo越yue的de質zhi量liang活huo性xing，但dan是shi其qi中zhong絕jue大da部bu分fen催cui化hua劑ji的de穩wen定ding性xing並bing不bu可ke觀guan。這zhe些xie鉑bo基ji催cui化hua劑ji穩wen定ding性xing不bu足zu主zhu要yao歸gui結jie於yu高gao質zhi量liang活huo性xing所suo依yi賴lai的de結jie構gou在zai熱re力li學xue方fang麵mian不bu能neng夠gou穩wen定ding存cun在zai，因yin此ci不bu能neng兼jian具ju高gao質zhi量liang活huo性xing和he優you良liang的de穩wen定ding性xing。

麵(mian)對(dui)這(zhe)一(yi)挑(tiao)戰(zhan)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)在(zai)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)鉑(bo)基(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)維(wei)度(du)來(lai)改(gai)變(bian)對(dui)稱(cheng)性(xing)和(he)與(yu)碳(tan)負(fu)載(zai)的(de)接(jie)觸(chu)麵(mian)積(ji)的(de)同(tong)時(shi)
，引(yin)入(ru)銠(lao)原(yuan)子(zi)增(zeng)強(qiang)其(qi)穩(wen)定(ding)性(xing)。銠(lao)原(yuan)子(zi)摻(chan)雜(za)鉑(bo)超(chao)細(xi)納(na)米(mi)線(xian)的(de)直(zhi)徑(jing)僅(jin)有(you)1.3納米
，其鉑原子利用率高達48.6%。碳負載的銠原子摻雜鉑基超細納米線的質量活性和比活性分別達到了商用鉑碳催化劑的7.8倍和5.4倍，同時該催化劑在氧氣氣氛下循環使用10000次後，隻有9.2%的質量活性性能損失，而與之相對的商用鉑碳催化劑在氧氣氣氛下循環使用10000次後
，質量活性性能損失達到72.3%。

該項研究得到了中科院前沿科學重點研究項目、國家重大科學研究計劃
、國家自然科學基金、博士後科學基金等項目的資助。

論文鏈接： http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b01036。