研究人员开发环保燃料电池的单原子催化剂

燃料电池与需要充电的二次电池的不同,并且是一种环境友好的发电系统,可直接从使用氧气作为氧化剂和氢气作为燃料的电化学反应产生电力

由KIST研究人员开发的单个原子催化剂的概念图。图像信用:韩国科技学院(kist)。欧洲杯线上买球

有许多种类的燃料电池,它们的电解质材料和工作温度都不同。欧洲杯足球竞彩其中,利用陶瓷电解质的固体氧化物燃料电池(SOFC)引起了广泛的关注。

由于SOFC在700℃的高温下工作,因此它提供了许多燃料电池之间的最高效率,并且甚至可以通过蒸汽分解来产生氢气。

为了将该技术商业化,必须进一步提高燃料电池的性能,并高度期待创新的高温催化剂材料。欧洲杯足球竞彩

铂基催化剂在燃料电池电极反应中的优异性能已被证实。其中,单原子Pt催化剂因其特殊的功能而受到人们的广泛关注。

但在温度升高,Pt原子是不稳定的并且容易倾向于附聚。因此,PT单原子催化剂仅用于低温燃料电池,例如聚合物 - 电解质膜燃料电池,其在氢电动车辆中使用。

在这样的条件下,国内一个研究小组设计了一种催化剂,只需要少量的铂就能显著提高性能,并能在高温下稳定工作。

韩国科技学院(KIST)宣布,Kyung-Jo欧洲杯线上买球ong Yoon博士和研究员Ji-Shin从能源材料研究中心,以及Yun -Jung Lee教授来自Hanyang University(汉阳大学,总统沃木总统欧洲杯足球竞彩KIM)设计了一种可用于SOFC的单射射PT催化剂。

在他们的研究中,整个铂原子都是均匀分布的,即使在高温下也会独立工作,不会结块。实验证明,该方法可使电极反应速率提高10倍以上。

此外,它可以在高达700°C的温度下增加500小时,增强发电的产生和氢生产的性能3至4次。预计将加快固体氧化物燃料电池(SOFC) - 下一代环保燃料电池的商业化。

由韩国科学技术学院-汉阳大学研究小组共同设计的单原子催化剂是通过将铈(Ce)氧化物纳米颗粒和铂原子结合而成的。欧洲杯猜球平台

每个铂原子都分别分散在氧化铈纳米颗粒表面,即使在高温下,坚固的键合也能使原子的分散状态保持更长的时间,使所有铂原子都能参与反应。欧洲杯猜球平台

这使得显著提高电极反应的速率,同时减少铂的利用率成为可能。

在制造过程中,将一种含有铈和铂离子的溶液注入SOFC的电极,当燃料电池在高温下工作时,催化剂就会产生。

由于不需要特殊设备注入电极,2020欧洲杯下注官网预计新设计的催化剂可以很容易地用于当今的燃料电池制造过程。

本研究开发的催化剂可以应用于各种固体氧化物燃料电池和高温电化学装置,使用简单且简单的低成本过程,因此预计将加速下一代环保力的发展生成和储能设备

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尹说:“基于单原子催化剂即使在700℃以上也能稳定运行的特点,其应用领域将大大拓展,包括高温热化学反应和高温电化学反应。“

这项研究获得了科学与信息通信技术部(MSIT)的资助,是KIST机构研发计划和韩国研究基金会应对气候变化技术发展计划的一部欧洲杯线上买球分。这篇文章发表在新一期的《科学》杂志上能源与环境科学欧洲杯线上买球杂志。

期刊引用

胫骨,J。.(2020)高温电化学装置的高活性和热稳定的单原子催化剂。能源与环境科学欧洲杯线上买球doi.org/10.1039/d0ee01680b.

来源:https://www.nst.re.kr/nst_en/

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