超低铂含量的纳米框FC催化剂

根据http://fuelcellsworks.com/报道：美国科学家制备出一种含铂量大大下降的燃料电池催化剂，传统催化剂达到该催化剂同等活性所需的铂含量多出其36倍。由于制备过程简单，该技术可以很容易地实现放大生产。同时，贵金属是造成燃料电池汽车高成本的一大因素，这项工作也有助于燃料电池在汽车上实现商业化应用。

在现阶段，为了使铂对反应物的催化作用最大化，燃料电池催化剂通常采用在惰性多孔碳基体上负载铂纳米粒子。2007年，美国阿贡国家实验室的Vojislav Stamenkovic及其同事研究表明，铂与镍合金化制得的Pt₃Ni能通改变铂的电子结构来提高铂的表面活性。

此次铂纳米框催化剂的研究成果来自加州大学伯克利分校杨培东研究小组。研究人员将制备完的固体多面PtNi₃纳米粒子存放在接触空气的开放环境下，两周后PtNi₃纳米粒子变成了空心纳米框架。后来的研究发现，在较高温度下该反应的转变时间可以缩短至12小时。分析表明，溶解在溶剂中的氧气选择性地侵蚀镍颗粒生成了Pt₃Ni纳米框。通过煅烧，纳米框架的内部和外部边缘可以形成高活性的铂表面。因为纳米粒子的中空结构允许反应物接触到所有边框，铂纳米框的活性增量是目前铂碳催化剂的22倍。

实验室测试表明，铂纳米框经受与其在燃料电池中放电10000次等量的电应力和应变后，活性只有微小的损失。而相同条件测试下，铂碳催化剂中的铂颗粒会逐渐溶解到电解液中，其活性损失会达到40%左右。

不过，尽管铂纳米框可能达到了迄今为止的最高活性值，但在其商业化应用前，仍需要证明铂纳米框应用于燃料电池可行性，因为镍泄漏将会对燃料电池造成不可逆的损伤，同时铂纳米框的制备时间也需进一步缩短。