布朗大學開發高耐久燃料電池催化劑

據外國媒體報道：布朗大學的研究人員開發出一種新型合金催化劑，既能減少鉑的使用，又能在燃料電池測試中保持良好狀態。根據Joule期刊所述的測試結果顯示，催化劑在反應性和耐久性方麵均超過了美國能源部（DOE）2020年的目標。

合(he)金(jin)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)耐(nai)久(jiu)性(xing)是(shi)催(cui)化(hua)劑(ji)領(ling)域(yu)的(de)一(yi)個(ge)大(da)問(wen)題(ti)
，合(he)金(jin)最(zui)初(chu)的(de)性(xing)能(neng)優(you)於(yu)純(chun)鉑(bo)，但(dan)在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)，催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)非(fei)貴(gui)金(jin)屬(shu)部(bu)分(fen)會(hui)被(bei)氧(yang)化(hua)並(bing)迅(xun)速(su)浸(jin)出(chu)。

為了解決這一浸出問題
，Li和他的同事開發了具有特殊結構的合金納米粒子。顆粒具有純鉑外殼，其內部是交替的鉑和鈷原子層製成的核心。

這(zhe)種(zhong)分(fen)層(ceng)核(he)心(xin)結(jie)構(gou)是(shi)催(cui)化(hua)劑(ji)反(fan)應(ying)性(xing)和(he)耐(nai)久(jiu)性(xing)的(de)關(guan)鍵(jian)。核(he)心(xin)中(zhong)原(yuan)子(zi)的(de)分(fen)層(ceng)排(pai)列(lie)有(you)助(zhu)於(yu)平(ping)滑(hua)和(he)收(shou)緊(jin)外(wai)殼(ke)中(zhong)的(de)鉑(bo)晶(jing)格(ge)，這(zhe)增(zeng)加(jia)了(le)鉑(bo)的(de)反(fan)應(ying)性(xing)，同(tong)時(shi)保(bao)護(hu)鈷(gu)原(yuan)子(zi)不(bu)會(hui)在(zai)反(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)中(zhong)被(bei)消(xiao)耗(hao)。這(zhe)就(jiu)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)這(zhe)些(xie)顆(ke)粒(li)比(bi)隨(sui)機(ji)排(pai)列(lie)的(de)金(jin)屬(shu)原(yuan)子(zi)的(de)合(he)金(jin)顆(ke)粒(li)表(biao)現(xian)得(de)更(geng)好(hao)。

研究人員測試了催化劑進行氧還原反應的能力，這對燃料電池的性能和耐久性至關重要。在質子交換膜（PEM）燃ran料liao電dian池chi的de一yi側ce，從cong氫qing燃ran料liao中zhong剝bo離li的de電dian子zi產chan生sheng驅qu動dong電dian動dong機ji的de電dian流liu。在zai電dian池chi的de另ling一yi側ce，氧yang原yuan子zi吸xi收shou這zhe些xie電dian子zi以yi完wan成cheng電dian路lu。這zhe是shi通tong過guo氧yang還hai原yuan反fan應ying完wan成cheng的de。

初步測試表明，催化劑在實驗室環境中表現良好，優於更傳統的鉑合金催化劑。新催化劑在30,000次電壓循環後保持其活性，而傳統催化劑的性能顯著下降。

測試表明
，該催化劑超越了能源部（DOE）為初始活動和長期耐久性設定的目標。美國能源部要求催化劑到2020年初始活性為每毫克鉑0.44安培
，30,000次電壓循環後活性至少為0.26安培/毫克（大約相當於燃料電池汽車使用5年）。新催化劑的測試表明，它具有0.56安培/毫克的初始活性和30,000循環0.45安培後的活性。

研究人員申請了關於催化劑的臨時專利
，他們希望繼續開發和改進催化劑。