低成本燃料電池催化劑的新進展

據外媒報道
，為了降低下一代車載燃料電池的成本，研究人員一直在尋找貴金屬（PGM）催化劑的替代物。洛斯阿莫斯（Los Alamos）和(he)橡(xiang)樹(shu)嶺(ling)國(guo)家(jia)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)最(zui)新(xin)研(yan)究(jiu)從(cong)新(xin)材(cai)料(liao)的(de)確(que)定(ding)到(dao)了(le)解(jie)其(qi)原(yuan)子(zi)層(ceng)麵(mian)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)，對(dui)如(ru)何(he)提(ti)高(gao)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)性(xing)能(neng)進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)。最(zui)新(xin)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)已(yi)發(fa)表(biao)於(yu)科(ke)學(xue)雜(za)誌(zhi)中(zhong)。這(zhe)一(yi)研(yan)究(jiu)將(jiang)從(cong)原(yuan)子(zi)微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)和(he)功(gong)能(neng)角(jiao)度(du)對(dui)新(xin)型(xing)催(cui)化(hua)劑(ji)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)原(yuan)理(li)進(jin)行(xing)深(shen)入(ru)解(jie)讀(du)。

以Los Alamos國家實驗室為首的研究團隊在前人研究的基礎上成功合成了Pt貴金屬替代催化劑，試驗表明替代催化劑與當前標準車用燃料電池PGM催化劑性能相當。通過橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的先進顯微鏡技術，研究人員成功觀察到了新型催化劑材料中的單原子活性位點，為非PGM材料的催化效率潛力提供了新的認識。

Pt對dui燃ran料liao電dian池chi陽yang極ji的de電dian催cui化hua氧yang化hua以yi及ji陰yin極ji的de電dian催cui化hua還hai原yuan都dou有you一yi定ding的de催cui化hua作zuo用yong。在zai成cheng功gong找zhao到dao貴gui金jin屬shu催cui化hua劑ji替ti代dai材cai料liao後hou
，對dui新xin催cui化hua材cai料liao催cui化hua過guo程cheng的de具ju體ti位wei置zhi和he反fan應ying方fang式shi的de研yan究jiu成cheng了le新xin的de挑tiao戰zhan。

本研究中研究的是Fe-C-N電催化劑，由兩種氮前驅物合成，形成的層孔結構將大部分碳表麵暴露於氧氣中。其性能十分接近貴金屬Pt催化劑，可以有效地提高燃料電池性能。借助於ORNL的像差校正掃描透射電子顯微鏡和電子能量損失光譜儀

，研究人員首次觀察到了原子水平的ORR活性位點，FeN4。ORNL的研究人員認為，隨著反應活性位點的原子可視化進展
，他們正在縮小貴金屬替代催化劑與車用Pt催化劑的性能差距。此外，Los Alamos實驗室通過計算機模擬成功預測了Fe-C-N電催化劑的高活性和FeN4活性位點結構以及可能的反應途徑。

此項研究工作由美國能源部能源效率和可再生能源辦公室資助。顯微鏡等儀器由ORNL納米材料科學中心提供
，計算等資源由Los Alamos實驗室計算機項目部提供。