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用于染料电池的低成本、高效纳米结构

 

来自加州大学洛杉矶分校(UCLA)、亨利塞缪尔工程和应用科学学校的研究团队开发出由三金属化合物构成的纳米结构,可以提高燃料电池的效率和寿命,同时降低它们的生产成本。他们的方案,解决了令这项技术一直停滞不前的头痛问题。

加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系副教授Yu Huang,是这项研究的主要研究者,该文章发表在Science上。

质子交换膜燃料电池作为一种清洁能源技术在众多应用领域大有前途,例如零排放汽车。燃料电池工作的原理是通过氢燃料和空气中的氧气发生反应来产生电力,并且他们排放的是水,而不是传统汽车发动机排放的污染物和温室气体。

发生在质子交换膜燃料电池中的化学过程是由金属催化的。其中的一个过程是氧还原反应,典型地做法是使用铂作为催化剂。但铂的成本高,是阻碍燃料电池广泛应用的主要因素之一。科学家们研究了替代性的铂-镍化合物催化剂,但是到今天为止,由于其耐久性较差也并不可行。

要创建一个更有效,更持久,更低成本的燃料电池,研究人员利用一种称为“表面掺杂”的表面工程技术,在铂镍纳米结构表面增加了钼作为第三金属。该变化使得合金表面更加稳定,并防止镍和铂随时间的损失。

研究发现,铂--钼纳米结构催化剂是商用铂-碳化合物催化剂性能的81倍以上。并且三金属化合物的效率随着时间的推移保留了约95%,显著的比铂-镍催化剂66%或更少的效率要好。

加州纳米技术研究院的另一名成员Huang 说:“我们发现,增加第三种过渡金属能够提高效率和耐用性,以降低长期成本 。另外,表面掺杂的方法也可以应用于其他多种催化剂,为寻找高性能催化剂开辟了催化剂工程新路线,可应用与环境保护,能源制备和化学品生产。”

新材料在线编译整理——翻译:王晶晶    校正:摩天轮

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