一个由加州大学洛杉矶分校(UCLA)亨利萨穆埃利学校的工程和应用科学学院的研究人员组成的团队,已经开发出一种由三种金属构成的纳米结构,用于增加燃料电池的效率和耐久性,同时还能降低成本。他们的解决方案解决了一个棘手问题,这项技术能够得以应用了。
Yu Huang是加州大学洛杉矶分校材料科学与工程的副教授,也是这项研究的主要研究员,这一成果于2015年6月12日发表在Science上。
质子交换薄膜燃料电池具有光明的前途,因为它能作为一款作为清洁能源使用的电池,装配在零排放的车辆上。这一电池通过使用氢燃料和氧气的反应来产生电力,最终的排放物是水,而不是废气和温室气体。
质子交换薄膜燃料电池中的化学反应是由金属催化的。其中的一个反应便是氧化还原反应,这一反应中通常使用铂作为催化剂。但是铂的成本高,因而不能广泛使用。科学家们试图找到铂的替代品,包括铂-镍化合物,但到目前为止,还没有找到具有足够耐用性的解决方案。
为了制造更加高效和耐用,同时价格低廉的燃料电池,研究人员使用了一种叫做“表面掺入”的技术,他们在铂-镍纳米结构表面加入了1/3的钼元素。这一做法能够使得合金表面的性质更加稳定,防止镍和铂的流失。
研究发现,使用铂-镍-钼表面的纳米结构催化剂比铂碳复合催化剂的效率要高81倍。随着时间的推移,由三种金属构成的化合物在耐久性上保留了约95%的效率,明显优于铂-镍催化剂的66%。
Huang说道:“我们发现,加入1/3的过渡金属,使得电池能够在效率和耐用性上有所提高,从长远来看,还能够降低成本。此外,表面掺入技术可以广泛应用到催化剂的制造中去,并开辟了高性能催化剂制作的新道路。这种催化剂可用作高性能环保催化剂、高性能能源生产催化剂和高性能化工生产催化剂。” (科学之家,译审:Y Li)
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