美開發(fā)出高性能合金燃料電池催化劑

 美國布朗大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新型合金催化劑，既可以減少貴金屬鉑的用量，又具有良好的性能，其活性和耐久性指標(biāo)都超過了美國能源部制定的2020年車用電催化劑技術(shù)指標(biāo)，具有廣闊應(yīng)用前景。

  鉑催化劑成本高昂，是阻礙氫燃料電池廣泛使用的重要因素之一。要降低成本，將鉑與其他廉價(jià)金屬結(jié)合制成合金催化劑是一個可行思路，但如何保持這類催化劑的性能則是一個挑戰(zhàn)。

  新型催化劑由鉑和鈷制成，外層是純鉑，其內(nèi)包裹著由鉑原子和鈷原子交替形成的核心。這種分層的核心結(jié)構(gòu)是催化劑具有良好活性和耐久性的關(guān)鍵。研究人員16日在《焦耳》期刊上發(fā)表研究報(bào)告稱，初步測試表明，該催化劑在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中表現(xiàn)良好，經(jīng)過3萬個電壓周期后仍能很好地保持其活性，而傳統(tǒng)催化劑在經(jīng)過這么多次電壓循環(huán)后性能會顯著下降。對于燃料電池汽車而言，3萬個電壓周期大致相當(dāng)于燃料電池汽車使用5年。

  為進(jìn)一步驗(yàn)證催化劑在真實(shí)燃料電池工作環(huán)境中的性能，研究人員將催化劑送到美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測試，結(jié)果超乎預(yù)料。新型催化劑的初始活性和耐久性測試數(shù)據(jù)都遠(yuǎn)優(yōu)于美國能源部設(shè)定的車用電催化劑2020年技術(shù)目標(biāo)。能源部2020年車用電催化劑初始活性技術(shù)目標(biāo)為0.44A/mg（每毫克0.44安培），耐久性目標(biāo)為3萬個電壓周期后催化活性損失低于40%，即其活性至少為0.26A/mg。而新型合金催化劑的初始活性為0.56A/mg，3萬個電壓循環(huán)后活性為0.4/mg。

  研究人員表示，耐久性是合金催化劑的一大難題，新型催化劑無論是初始活性還是耐久性都達(dá)到了很高標(biāo)準(zhǔn)，未來應(yīng)用前途十分廣闊。