中科大成功研制出高效纳米催化剂

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负载纳米催化剂颗粒

记者18日从中国科技大学了解到，合肥微尺度材料科学国家实验室曾杰教授和美国阿克伦大学彭教授组成的研究小组成功研制出新型纳米催化剂，为提高燃料电池的综合性能提供了新思路。

据报道，研究人员通过在钯纳米晶体上生长超薄的铂镍合金原子层，成功地开发了钯-铂-镍核壳纳米催化剂。该催化剂铂原子利用率高，在催化质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应中表现良好。

近年来，随着化石能源的消耗和环境污染的加剧，以质子交换膜燃料电池为代表的新型清洁能源的研究和应用受到广泛关注。然而，该技术仍存在许多瓶颈，主要表现在电池阴极氧还原反应催化剂的活性和稳定性低，限制了电池的输出功率和充放电循环次数，从而阻碍了质子交换膜燃料电池的商业化。

面对这一挑战，课题组设计开发了超薄铂镍合金原子层核壳纳米催化剂，实现了铂镍原子比的调控。该核壳纳米催化剂内部具有非常稳定的低催化活性的钯核，外部具有高催化活性的铂镍合金，不仅铂原子利用率非常高，而且具有氧还原反应所需的高活性表面晶面。研究表明，该催化剂用于质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应的活性高达0.79 kAmp/g，是目前市售铂碳催化剂的5倍左右。此外，由于新催化剂中钯核相对稳定，其整体稳定性大大提高，在6000次循环充放电测试后，其性能没有显著降低。

这一成果最近发表在国际著名的化学杂志《美国化学学会杂志》上。曾杰介绍说，该研究成果为新一代燃料电池的开发提供了高效的纳米催化剂，也为提高燃料电池的综合性能提供了新思路。

来源：零点娱乐时刊