新的硫锚技术可能导致经济的氢燃料电池

由于其在发电过程中的高效率和环保特征,燃料电池越来越受到燃料电池车辆(FCV)的越来越受欢迎,例如公共汽车,叉车,汽车和飞机。然而,制造燃料电池催化剂的昂贵性质阻碍了批量生产和广泛应用的FCV。

新的硫锚定技术可能导致经济的氢燃料电池。
高温硫锚定合成方法的示意图。图像信用:刘信义,刘驰

燃料电池催化剂通常由铂(Pt)或铂合金组成,过渡金属被精细地涂覆在多孔碳载体上。铂是一种理想的催化材料,它能承受酸性环境,并能有效地提高化学反应速率。但是,这是昂贵的和不足的资源储备。因此,研制和监测高催化活性、低铂量的新型催化剂对燃料电池的商业化至关重要。

科学家们中国科学技术大学(USTC)欧洲杯线上买球最近,中国科学院(CAS)的一项研究证明了一种高温硫欧洲杯线上买球锚定技术,有效地合成了具有高质量活性和超低Pt负载的小尺寸铂金属间化合物纳米颗粒(i-NPs)催化剂。他们的研究结果发表在该杂志上欧洲杯线上买球发表于10月22日nd

它们还设置了包含46种PT纳米颗粒(NPS)的I-NPS文库,以监测经济和耐用的电极材料,以及有理由地检查I-NP的结构 - 活欧洲杯猜球平台动关系。欧洲杯足球竞彩

由于其出色的原子序有序性质和良好的催化性能,在许多化学反应中,I-NPS已经引起了很多关注。然而,在高温下的不可避免的金属烧结在I-NPS的合成期间是不需要的,这将导致更大的微晶。

因此,它导致材料的比表面积减少,催化事件减少,最终降低了Pt的利用率,导致燃料电池的成本显著上升。欧洲杯足球竞彩

梁海伟领导的研究小组巧妙地利用了强大的铂硫化学相互作用。在硫掺杂碳(S-C)载体上制备Pt金属间化合物,在高温下抑制NPs烧结,获得原子有序的i-NPs,平均尺寸< 5 nm。

S-C支持揭示了卓越的抗烧结能力,即科学家在近1000℃的高温下退火后的平均直径剩余5nm的平均直径<5nm。但是,在商品炭黑支撑件上进行相同的退火过程后,注意到严重的Pt烧结。

为了开发其抗烧结性能,科学家们在S-C载体上合成了46种小型pt基i-NPs,并验证了i-NPs库。光谱特征被测量,结果证实了Pt-S键的强大的化学相互作用。

此外,X射线衍射(XRD)结果揭示了文库中高排序度和小尺寸的I-NPS催化剂,对应于大角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-Stem)的统计研究观察。

基于i-NPs库,我们可以系统地研究催化剂的结构与性能之间的关系,并通过大量的样品筛选出有望大大降低燃料电池成本的高效催化剂。

梁海伟,中国科学院中国科学技术大学研究带头人欧洲杯线上买球

科学家们对i-NPs进行了监测,并将其应用于质子交换膜燃料电池(pemfc)。这些催化剂在氧气还原反应(ORR)中表现出优异的电催化性能,特别是在h2 -空气PEMFC中。虽然i-NPs的Pt负载量比Pt/C阴极低11.5倍,但i-NPs的催化剂阴极表现出与Pt/C阴极相似的性能。

该研究提供了合成氢气燃料电池中使用的Pt合金催化剂的常用方法。该过程提高了降低所用PT量的机会,从而降低燃料电池的成本。

通过设计碳载体的多孔结构和表面功能,可以进一步提高燃料电池的效率,从而加速其从实验室向公众的转变。

梁海伟,中国科学院中国科学技术大学研究带头人欧洲杯线上买球

期刊参考:

杨,有氯,.(2021)硫锚定合成燃料电池用铂金属间化合物纳米颗粒催化剂。欧洲杯线上买球doi.org/10.1126/欧洲杯线上买球science.abj9980

来源:https://en.ustc.edu.cn/

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