氫燃料電池汽車新型催化劑設計

據國外網站報道：隸屬於UNIST的(de)一(yi)項(xiang)研(yan)究(jiu)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)催(cui)化(hua)劑(ji)
，實(shi)現(xian)了(le)用(yong)非(fei)貴(gui)金(jin)屬(shu)替(ti)代(dai)貴(gui)金(jin)屬(shu)鉑(bo)基(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)。目(mu)前(qian)，此(ci)項(xiang)技(ji)術(shu)已(yi)被(bei)應(ying)用(yong)於(yu)氫(qing)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)中(zhong)。十(shi)一(yi)月(yue)份(fen)出(chu)版(ban)的(de)美(mei)國(guo)化(hua)學(xue)社(she)會(hui)期(qi)刊(kan)中(zhong)發(fa)表(biao)了(le)此(ci)項(xiang)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)，來(lai)自(zi)能(neng)源(yuan)與(yu)化(hua)學(xue)工(gong)程(cheng)的(de) Sang Hoon Joo 教授和他的團隊設計出一種新型合成策略，提高了Fe-N/C催化劑的催化活性，這種新型催化劑可以應用在低成本氫燃料電池中。

我wo們men知zhi道dao，氫qing燃ran料liao電dian池chi通tong過guo氫qing氣qi和he氧yang氣qi間jian的de化hua學xue反fan應ying釋shi放fang電dian能neng，反fan應ying中zhong產chan生sheng副fu產chan物wu水shui。目mu前qian商shang業ye化hua的de燃ran料liao電dian池chi中zhong使shi用yong的de是shi貴gui金jin屬shu鉑bo催cui化hua劑ji，單dan價jia超chao過guo了le40美元每克，如此高昂的價格嚴重限製了燃料電池的商業化。

研究團隊試圖研製出一種不使用貴金屬的高性能催化劑，從而取代目前最先進的貴金屬鉑基催化劑。低成本
、高性能的Fe-N/C催化劑成為研究的核心。在製造碳基摻雜催化劑的過程中
，為了得到高的催化活性，通常需要在超過700攝she氏shi度du的de高gao溫wen下xia對dui原yuan料liao進jin行xing熱re處chu理li。但dan是shi凡fan事shi有you利li也ye就jiu有you弊bi，在zai經jing過guo高gao溫wen熱re處chu理li的de同tong時shi也ye減jian少shao了le催cui化hua劑ji的de活huo性xing部bu位wei數shu。針zhen對dui這zhe一yi缺que陷xian

，研yan究jiu團tuan隊dui引yin入ru了le‘二氧化矽保護層’改進方法。添加的矽層可以有效的保護活性部位不被高溫破壞。這種由二氧化矽保護層包覆Fe-N/C催化劑具有鉑金屬催化劑相當的高氧還原反應活性。

研(yan)發(fa)團(tuan)隊(dui)將(jiang)他(ta)們(men)設(she)計(ji)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)用(yong)作(zuo)堿(jian)性(xing)膜(mo)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)負(fu)極(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)，實(shi)現(xian)了(le)很(hen)高(gao)的(de)催(cui)化(hua)性(xing)能(neng)。他(ta)們(men)還(hai)將(jiang)這(zhe)種(zhong)新(xin)型(xing)催(cui)化(hua)劑(ji)應(ying)用(yong)在(zai)質(zhi)子(zi)交(jiao)換(huan)膜(mo)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)中(zhong)，同(tong)樣(yang)也(ye)得(de)到(dao)了(le)很(hen)高(gao)的(de)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)。實(shi)驗(yan)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)電(dian)流(liu)密(mi)度(du)達(da)到(dao)了(le)320Acm-3,此結果已超過了美國能源部設定的2020年非貴金屬催化劑的電流密度目標300Acm-3.