華盛頓州立大學的研究人員開發(fā)了一種制造燃料電池低成本單原子催化劑的新方法——這一進展可以使重要的清潔能源技術在經濟上更加可行。
他們的工作發(fā)表在《高級能源材料》雜志上。氫燃料電池對清潔能源經濟至關重要，因為它們的發(fā)電效率是污染型內燃機的兩倍以上。他們唯一的浪費是水。
然而，用于燃料電池中化學反應的鉑基催化劑的高價格極大地阻礙了它們的商業(yè)化。研究人員希望用鐵或鈷等非貴金屬代替稀有的鉑。然而，與這些大量可用金屬的反應通常會在短時間后停止。
"具有高活性和穩(wěn)定性的低成本催化劑對于燃料電池的商業(yè)化非常重要."機械材料工程學院(MME)博士后研究員、該論文的共同第一作者施玉榮說。
最近，研究人員開發(fā)了單原子催化劑，這種催化劑與在實驗室環(huán)境中使用貴金屬一樣有效。研究人員已經能夠通過將非貴金屬用作納米水平的單原子催化劑來提高它們的穩(wěn)定性和活性。
在這項新的工作中，由MME教授岳恩林領導的WSU研究團隊使用鐵或鈷鹽和小分子氨基葡萄糖作為前體，在簡單的高溫過程中生產單原子催化劑。該方法可以顯著降低催化劑的成本，并且可以容易地擴大生產規(guī)模。
他們開發(fā)的鐵碳催化劑比商業(yè)鉑催化劑更穩(wěn)定。它們還保持良好的活性，不會被污染，這通常是普通金屬的問題。
“這種工藝有很多優(yōu)點，”高溫技術的第一作者朱成洲說?！斑@使得大規(guī)模生產變得可行，它使我們能夠增加催化劑上的活性位點數量并提高其活性?！?
林團隊與MME副教授、阿爾貢國家實驗室先進光子源、布魯克海文國家實驗室材料表征研究人員合作完成了本項目。
“國家實驗室先進的材料表征用戶設施揭示了催化劑的單原子位點和活性部分，這導致了更好的催化劑設計，”林說。
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