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廉价高效的抗氧化催化剂

时间:2018-04-19 11:08:33来源:中国氢能源网(翻译)

  据国外媒体报道:即使是微量氧气的掺入,也会造成燃料电池内分子催化剂的失活。这一缺陷阻碍了以大量金属为基础的催化剂在相关领域的技术应用。日前,来自德国和美国的研究合作小组为催化剂提供了一种提升抗氧化性能的方法。他们的研究结果发表在了2018228日的Nature Communications上。

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氢能被认为是未来最有前景的能源之一,铂基催化剂目前被广泛的用于高效H2/O2燃料电池中。基于非贵金属(如镍或铁)的催化剂,有望替代这种昂贵有限的催化剂材料。DuBois型复合物的活性中心由一个镍原子组成,具有与氢化酶类似的高活性。它们的配体结构可以发生改变,从而在水性体系中实现催化,并允许在电极表面的共价附着。

这种催化剂的缺点是它们的氧敏感性较高,阻碍了其在当前燃料电池系统的技术应用中的使用。对于氢化酶,可将生物催化剂加入到氧还原聚合物中对其加以保护。日前,研究人员模仿了该保护系统,将其应用到了DuBois催化剂上。为了防止氧化,研究人员引入了一种疏水的非活性聚合物作为镍基催化剂的固载化基体。将催化剂嵌入聚合物基体可确保形成两个分离的反应层:接近电极表面的催化活性层和聚合物/电解质界面处的保护层。第一层允许电极表面氢的有效转化,而第二层在界面处去除进入的氧以保护活性层免受氧化。

来源:Alaa A. Oughli, Adrian Ruff, Nilusha Priyadarshani Boralugodage, PatriciaRodríguez-Maciá, NicolasPlumeré, Wolfgang Lubitz, Wendy J. Shaw, Wolfgang Schuhmann, OlafRüdiger:, Nature Communications, 2018, DOI: 10.1038/ s41467-018-03011-7

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