我國學者研製超薄鉑鎳合金高效納米催化劑 可改善燃料電池

Cnbeta消息：中zhong國guo科ke學xue技ji術shu大da學xue曾zeng傑jie教jiao授shou課ke題ti組zu與yu美mei國guo阿e克ke倫lun大da學xue教jiao授shou彭peng振zhen猛meng合he作zuo
，近jin期qi在zai質zhi子zi交jiao換huan膜mo燃ran料liao電dian池chi陰yin極ji催cui化hua劑ji研yan製zhi方fang麵mian取qu得de重zhong要yao進jin展zhan，通tong過guo在zai鈀ba納na米mi晶jing上shang生sheng長chang超chao薄bo鉑bo 鎳合金原子層的方法，成功研製出鈀－鉑鎳核殼納米催化劑。該催化劑具有很高的鉑原子利用率，在催化質子交換膜燃料電池陰極氧還原反應中表現不俗。

近(jin)年(nian)來(lai)，隨(sui)著(zhe)全(quan)球(qiu)化(hua)石(shi)能(neng)源(yuan)的(de)消(xiao)耗(hao)與(yu)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)的(de)加(jia)劇(ju)，以(yi)質(zhi)子(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)新(xin)型(xing)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)的(de)研(yan)究(jiu)和(he)應(ying)用(yong)受(shou)到(dao)廣(guang)泛(fan)關(guan)注(zhu)。但(dan)是(shi)，這(zhe)項(xiang)技(ji)術(shu)還(hai)存(cun)在(zai)著(zhe)明(ming)顯(xian)的(de)瓶(ping)頸(jing)，主(zhu)要(yao)表(biao)現(xian)在(zai)針(zhen)對(dui)電(dian)池(chi)陰(yin)極(ji)的(de)氧(yang)還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)催(cui)化(hua)劑(ji)活(huo)性(xing)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)較(jiao)低(di)，製(zhi)約(yue)了(le)電(dian)池(chi)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)和(he)充(chong)放(fang)電(dian)循(xun)環(huan)次(ci)數(shu)，從(cong)而(er)阻(zu)礙(ai)了(le)質(zhi)子(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)商(shang)業(ye)化(hua)進(jin)程(cheng)。

麵(mian)對(dui)這(zhe)一(yi)挑(tiao)戰(zhan)，曾(zeng)傑(jie)教(jiao)授(shou)課(ke)題(ti)組(zu)設(she)計(ji)並(bing)研(yan)製(zhi)出(chu)一(yi)種(zhong)具(ju)有(you)超(chao)薄(bo)鉑(bo)鎳(nie)合(he)金(jin)原(yuan)子(zi)層(ceng)的(de)核(he)殼(ke)型(xing)納(na)米(mi)催(cui)化(hua)劑(ji)
，並(bing)實(shi)現(xian)了(le)對(dui)鉑(bo)鎳(nie)原(yuan)子(zi)比(bi)例(li)的(de)調(tiao)控(kong)。這(zhe)種(zhong)核(he)殼(ke)型(xing)納(na)米(mi)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)內(nei)部(bu)為(wei)一(yi)種(zhong)低(di)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)但(dan)非(fei)常(chang)穩(wen)定(ding)的(de)鈀(ba)核(he)，外(wai)部(bu)為(wei)一(yi)種(zhong)高(gao)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)的(de)鉑(bo)鎳(nie)合(he)金(jin)
，不(bu)僅(jin)具(ju)有(you)極(ji)高(gao)的(de)鉑(bo)原(yuan)子(zi)利(li)用(yong)率(lv)
，還(hai)兼(jian)具(ju)氧(yang)還(hai)原(yuan)反(fan)應(ying)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)高(gao)活(huo)性(xing)表(biao)麵(mian)晶(jing)麵(mian)。

研究表明，該催化劑對於質子交換膜燃料電池陰極氧還原反應的活性高達0．79千安培每克，約為目前商用鉑碳催化劑的5倍。此外
，由於這種新型催化劑內部存在較為穩定的鈀核，使得其整體穩定性大幅度提高
，在循環充放電測試6000次後，未見其性能有顯著降低。

該成果近日發表在國際著名化學期刊《美國化學會誌》上。專家介紹，這項研究成果為開發新一代燃料電池提供了高效的納米催化劑，也為改善燃料電池的綜合性能提供了新思路。