近日,中科大曾杰教授課題組與美國阿克倫大學(xué)彭振猛教授合作,在質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑研制方面取得重要進展,通過在鈀納米晶上生長超薄鉑鎳合金原子層的方法,成功研制出一種高效超薄納米催化劑——鈀-鉑鎳核殼納米催化劑。成果發(fā)表在最新一期國際著名化學(xué)期刊《美國化學(xué)會志》上。
近年來,隨著化石能源的消耗與環(huán)境污染日趨嚴(yán)重,以質(zhì)子交換膜燃料電池為代表的新型清潔能源的研究和應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。但是,這項技術(shù)還存在著不小的瓶頸,主要表現(xiàn)在針對電池陰極的氧化還原反應(yīng)催化劑活性和穩(wěn)定性較低,制約了電池的輸出功率和充放電循環(huán)次數(shù),從而阻礙了質(zhì)子交換膜燃料電池的商業(yè)化進程。
面對這一挑戰(zhàn),曾杰教授課題組設(shè)計并研制出一種具有超薄鉑鎳合金原子層的核殼型納米催化劑,并實現(xiàn)了對鉑鎳原子比例的調(diào)控。研究表明,該催化劑對于質(zhì)子交換膜燃料電池陰極氧化還原反應(yīng)的活性高達0.79千安培/克,約為目前商用鉑碳催化劑的5倍。此外,這種新型催化劑整體穩(wěn)定性大幅提高,在循環(huán)充放電測試6000次后,其性能沒有顯著降低。
曾杰教授表示,這項成果為開發(fā)新一代燃料電池提供了高效納米催化劑,也為改善燃料電池的綜合性能提供了新思路。