財(cái)聯(lián)社（上海，編輯 黃君芝）訊，據(jù)報(bào)道，美國(guó)康奈爾大學(xué)（Cornell University）的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種摻氮、碳涂層的鎳陽(yáng)極可以催化氫燃料電池中的一個(gè)重要反應(yīng)，而其成本僅為目前使用的貴金屬的一小部分。
這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)可能會(huì)加速氫燃料電池的廣泛應(yīng)用。氫燃料電池作為一種高效、清潔的能源，在汽車和其他應(yīng)用領(lǐng)域有著巨大的前景。這是Héctor D. Abru?a實(shí)驗(yàn)室的一系列發(fā)現(xiàn)之一，他們正在尋找堿性燃料電池中使用的活性、廉價(jià)、耐用的催化劑。
研究人員表示，“這一發(fā)現(xiàn)在使用高效、清潔的氫燃料電池代替化石燃料方面取得了進(jìn)展。”這項(xiàng)研究成果已于近期發(fā)表在了《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。
目前，氫燃料電池需要昂貴的貴金屬，如鉑，以有效地催化它們用來(lái)發(fā)電的反應(yīng)。盡管堿性聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（APEMFC）能夠使用非貴金屬電催化劑，但它們?nèi)狈Ρ匾男阅芎湍途眯詠?lái)取代貴金屬基系統(tǒng)。
燃料電池通過(guò)氫氧化反應(yīng)（HOR）和氧還原反應(yīng)（OOR）發(fā)電。研究人員表示，鉑是這兩種反應(yīng)的典型催化劑，因?yàn)樗苡行У卮呋鼈儯⑶以谫|(zhì)子交換膜燃料電池的酸性環(huán)境中耐用。
那其他材料呢？研究人員寫道，最近的非貴金屬HOR電催化劑實(shí)驗(yàn)需要克服兩個(gè)主要挑戰(zhàn)：由于氫鍵能太強(qiáng)而導(dǎo)致的固有活性低，以及由于金屬氧化物生成迅速鈍化而導(dǎo)致的耐久性差。
為了克服這些挑戰(zhàn)，研究人員設(shè)計(jì)了一種鎳基電催化劑，該催化劑具有摻氮碳制成的2納米外殼。
他們的氫燃料電池有一個(gè)陽(yáng)極（氫被氧化的地方）催化劑，由一個(gè)固體鎳核組成，由碳?xì)ぐ鼑．?dāng)與鈷錳陰極（氧氣被還原）配對(duì)時(shí)，產(chǎn)生的完全不含貴金屬的氫燃料電池每平方厘米輸出超過(guò)200毫瓦。
研究人員說(shuō)，鎳電極表面鎳氧化物的存在大大減緩了氫氧化反應(yīng)。氮摻雜碳涂層起到了保護(hù)層的作用，增強(qiáng)了HOR動(dòng)力學(xué)，使反應(yīng)速度更快，效率更高。
此外，石墨烯涂層在鎳電極上的存在阻止了鎳氧化物的形成，從而大大提高了電極的壽命。這些電極對(duì)一氧化碳的耐受性也要強(qiáng)得多，因?yàn)橐谎趸紩?huì)迅速“毒害”鉑。
“這種新型陽(yáng)極的使用將大大降低價(jià)格，使堿性燃料電池在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。”他們補(bǔ)充說(shuō)。
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