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鉑分解技術提高燃料電池鉑利用率

2026-04-11 15:34:054201

據www.tech.hexun.com網站報道：研究人員通過使用加拿大光源中心（CLS）的同步加速器，將昂貴的鉑金屬分解成納米粒子（甚或是單個原子）可製造出更低成本的燃料電池。

在麥克馬斯特大學、CLS同步加速器、巴ba拉la德de動dong力li係xi統tong公gong司si的de通tong力li合he作zuo下xia，研yan究jiu人ren員yuan開kai發fa出chu一yi種zhong利li用yong原yuan子zi層ceng沉chen積ji的de新xin方fang法fa。這zhe種zhong表biao麵mian科ke學xue技ji術shu可ke用yong於yu對dui化hua合he物wu進jin行xing沉chen積ji，創chuang建jian單dan原yuan子zi催cui化hua劑ji。該gai技ji術shu已yi基ji本ben可ke以yi將jiang鉑bo分fen解jie成cheng“盡可能小”的部分，從而使其表麵積得到最大化。鉑bo催cui化hua劑ji具ju有you比bi較jiao大da的de表biao麵mian積ji，具ju有you很hen強qiang的de吸xi附fu性xing，通tong常chang用yong作zuo催cui化hua劑ji的de鉑bo金jin屬shu隻zhi有you表biao麵mian的de原yuan子zi可ke起qi作zuo用yong，表biao麵mian之zhi下xia的de其qi他ta原yuan子zi不bu具ju有you作zuo為wei催cui化hua劑ji的de功gong能neng，鉑bo的de有you效xiao利li用yong率lv隻zhi有you10%至20%。通過減小鉑粒徑，增加鉑的比表麵積，可大大提高每個鉑原子的使用效率。近年來，由於催化劑和膜電極製備技術的進步，Pt的使用量從10~50 g·m^-2降低到了目前的1～10 g·m^-2，催化劑中Pt的粒徑從約10 nm降低到現在的1~3 nm。此次研究人員開發出一種利用原子層沉積（ALD）的新方法，將昂貴的鉑金屬分解成納米粒子（平均粒徑1~2nm）並負載在石墨烯上，得到ALD Pt/GNS催化劑。采用該催化劑進行甲醇催化氧化，與ETEK公司商品化的Pt/C催化劑相比，在同樣的鉑負載量情況下，可顯著減小其過電位，電流密度可達到其9.5倍，並能夠更好地抑製CO中毒，該技術將大大提高催化劑中鉑的利用率。該研究成果提出了設計高活性下一代催化劑的新路徑，但距離規模生產和應用尚有一係列的工程技術課題需解決。一是此類（亞）納(na)米(mi)材(cai)料(liao)的(de)比(bi)表(biao)麵(mian)積(ji)非(fei)常(chang)大(da)，表(biao)麵(mian)活(huo)性(xing)很(hen)高(gao)，很(hen)容(rong)易(yi)團(tuan)聚(ju)，以(yi)至(zhi)難(nan)以(yi)加(jia)工(gong)和(he)使(shi)用(yong)，且(qie)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)難(nan)以(yi)保(bao)障(zhang)，如(ru)何(he)控(kong)製(zhi)使(shi)得(de)材(cai)料(liao)在(zai)加(jia)工(gong)和(he)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)團(tuan)聚(ju)將(jiang)是(shi)一(yi)大(da)課(ke)題(ti)；二是新催化劑材料可減少鉑的使用，加工成本也不容小視，如何降低催化劑材料的整體成本（包括原材料和加工成本），真正讓燃料電池成本更低是接下來需要解決的重要課題之一。由此看來，該技術成果離真正商業化應該還有一定的距離。在探索含鉑催化劑新的製備方法和改進原有的製備方法、探索低Pt催化劑體係的同時，開發低成本、高效的非Ptcuihuajitixifangmian，yanjiuzheyejinxingledaliangerjiankudenuli，bingqudelezhongyaodeyanjiuchengguo。jinqimeiguoluosielamosiguojiashiyanshihexiangshulingguojiashiyanshikexuejiaxieshou，yongtan（部分源於高溫過程產生的聚苯胺）、廉價的鐵和鈷研製出了一種新的非鉑基催化劑，將其應用於氫燃料電池陰極氧還原。用鐵、鈷等廉價金屬取代比金更貴重的鉑，能夠從根本上解決催化劑原材料資源稀缺、成本高的問題，但與此同時非鉑催化劑的催化效率還有待提高。期盼更多的研究成果能夠湧現出來，真正緩解目前低溫燃料電池麵臨的成本高的問題，推動低溫燃料電池商業化進程。