中新網(wǎng)合肥10月22日電 10月22日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校梁海偉教授課題組與北京航空航天大學(xué)水江瀾教授等合作，發(fā)明了高溫固體膠。該成果10月22日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《科學(xué)》上。據(jù)介紹，該項研究對降低氫燃料電池成本以及推動其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。
氫燃料電池的工作原理是，氫氣和空氣中的氧氣分別在電池的陽極和陰極發(fā)生氫氧化和氧還原兩個電化學(xué)反應(yīng)，從而高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。然而，氫燃料電池陰極需要使用大量鉑基催化劑來催化氧還原反應(yīng)。鉑是一種貴金屬，這就使得氫燃料電池的造價非常高。發(fā)展高活性催化劑、減少鉑的使用量，是氫燃料電池大規(guī)模商業(yè)化的關(guān)鍵所在。
梁海偉教授聯(lián)合團(tuán)隊通過高溫硫固體膠的合成，利用硫原子與鉑原子之間強(qiáng)烈的相互作用，將鉑基合金納米顆粒在高溫中“粘”在碳載體上，有效防止了納米顆粒在高溫下尺寸變大，制備了46種鉑基合金（金屬間化合物）燃料電池催化劑。基于構(gòu)建的龐大催化劑“家族”，他們研究發(fā)現(xiàn)鉑基合金催化活性與其表面應(yīng)力存在強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。于是，他們預(yù)測，若能通過減小鉑合金催化劑的晶格參數(shù)增大壓縮應(yīng)變，則有望將催化性能進(jìn)一步推向峰值。
研究人員從合成的46種催化劑中篩選出數(shù)種高活性催化劑，使得氫燃料電池性能達(dá)到目前世界先進(jìn)水平。和商業(yè)鉑碳催化劑相比，他們所合成的鉑鎳合金催化劑的活性要高5倍以上。
梁海偉表示，他們制備高性能鉑合金氫燃料電池催化劑的方法是一種普適性方法，有望大幅降低鉑使用量，從而降低燃料電池成本。
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