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铂纳米线燃料电池催化剂

时间:2017-07-03 06:09:38来源:中国氢能源网

  据外国媒体报道:燃料电池通过化学反应发电,一个关键的反应是将氧气与氢气结合在一起,同时释放电子形式的能量,这种转换的速度通常很慢,反应过程一般需要催化剂例如铂金催化剂的参与。研究团队开发了一种浸出工艺,通过该工艺可以生产超细锯齿铂纳米线,纳米线具有非凡的表面活性和高表面积,提供了具有创纪录的转换率的催化剂。

新发现为高效铂基催化剂的设计提供了新的思路,由此可以显著减少所需的铂量,从而大大降低燃料电池的成本。

Rough surfaces provide additional sites for energy-generating reactions in fuel cells

铂是燃料电池反应的至关重要的催化剂,铂金的高成本是限制燃料电池大规模应用的主要因素。铂催化剂的效率的量度是质量活性,可通过催化活性除以铂的重量计算。研究人员必须实现更高的质量活性,以减少所需的铂使用量并降低燃料电池成本。而提高铂质量活性需要优化催化剂的比活性和电化学活性表面积。

加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员发现,可以通过热退火过程将溶液通过纳米线合成技术转化成铂-镍合金纳米线。团队接着通过电化学合金化或浸出将纳米线转变成锯齿状的铂纳米线。

锯齿状纳米线表现出每毫克铂的13.6安培的质量活度,这几乎是先前报告值的两倍。反应性分子动力学模拟(一种类型的材料的计算机建模)表明,高应力,不协调的表面结构相较于其他铂催化剂结构的松弛表面增强了反应能力。

项目由美国能源部,基础能源科学办公室(材料合成和表征)的先进光源,科学用户设施办公室支持,还受到了国家科学基金(电化学研究和理论计算);和国家自然科学基金(扫描透射电子显微镜研究)的相关支持。

参考文献:

M. Li, Z. Zhao, T. Cheng, A. Fortunelli, C.Y. Chen, R. Yu, Q. Zhang, L. Gu, B.V. Merinov, Z. Lin, E. Zhu, T. Yu, Z. Jia, J. Guo, L. Zhang, W.A. Goddard III, Y. Huang, and X. Duan, “Ultrafine jagged platinum nanowires enable ultrahigh mass activity for the oxygen reduction reaction [External link] .” Science, 354, 1414 (2016).

 

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