納米催化劑使燃料電池更高效
時間:2019-01-28 08:34來源:中國科學報 作者:劉建文
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據發表在《應用催化雜志B：環境》上的一項研究，Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology （DGIST）的研究人員已經開發出了可以降低清潔能源燃料電池總成本的納米催化劑。
聚合物電解質膜燃料電池就是將氫燃料與氧反應時產生的化學能轉變為電能。雖然聚合物電解質膜燃料電池是一種自成一體、可移動的清潔能源——就像美國航天飛機上使用的堿性燃料電池——但它們目前依賴于昂貴的材料。此外，因為用于催化這些化學反應的物質會降解，這就引起了科學研究者對材料的可再利用性和可行性的關注。
DGIST能源材料科學家Sangaraju Shanmugam和他的團隊已經為聚合物電解質膜燃料電池開發出了能夠降低整體制造成本的活性和耐用催化劑。該催化劑為氮摻雜的碳納米棒，在其表面附有二氧化鈰和鈷納米顆粒。二氧化鈰（CeO2）是鈰和氧的結合物，是一種廉價環保的半導體材料，并且具有良好的氧還原能力。
這種纖維是用一種被稱為靜電紡絲的技術制造的，在該種技術中，利用高壓作用于液滴，形成一個帶電的液體射流，然后在飛行過程中將其干燥成均勻的納米粒子。研究人員的分析證實，顆粒狀的二氧化鈰和鈷均勻分布在碳納米棒中，使得催化劑促進發電的能力得到提高。
通過對兩種重要的能量轉換和儲存化學反應——氧還原反應和析氧反應的研究，科學家發現，氮摻雜碳納米棒催化劑上的二氧化鈰負載鈷比純鈷氮摻雜碳納米棒催化劑和鉑/碳催化劑具有更強的活性和耐久性。
研究人員認為，二氧化鈰是最具應用前途的材料之一，與鈷一起用于氮摻雜碳納米棒，可以生產穩定的催化劑，從而增強聚合物電解質膜燃料電池的電化學穩定性。
(責任編輯：子蕊)
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