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中国科大团队研制出一种新型燃料电池阴极催化剂
2021-01-12
中国新闻网

  中新网合肥1月11日电 (记者 吴兰)记者11日从中国科学技术大学获悉,该校曾杰教授团队与国家同步辐射实验室鲍骏教授团队合作,研制出一种新型氢氧燃料电池阴极催化剂。

  该催化剂为超立方体框架结构,在氢氧燃料电池阴极反应中表现出高活性和高稳定性,为今后相关电催化剂的设计提供了新思路。该成果日前发表于《美国化学会志》。

  燃料电池是一种化学电池,它利用物质发生化学反应时释出的能量,直接将其变换为电能。当前,电池阴极氧还原反应的铂基催化剂活性和稳定性较低,制约了电池输出功率和充放电循环次数,从而增加了整个燃料电池的成本。因此,高活性、高稳定性的阴极催化剂制备,成为氢氧燃料电池研究的热点与难点。

  中国科大团队受三维立方体向四维超立方体演变的启发,将钯铂均匀合金立方体进行氧化刻蚀,通过精准调控钯原子去除和余下钯原子、铂原子重排,得到钯铂合金超立方体框架结构。此外,通过调节初始立方体中钯、铂比例,还可以得到八足体和立方框架结构。

  在电池阴极催化测试中,立方框架结构、超立方体结构和八足体结构的单位质量活性,分别达到商用铂碳催化剂的4.1倍、11.6倍和8.3倍。理论计算表明,超立方体表面晶面的氧吸附能最接近于理论最优值,这一趋势与实际测试的氧还原活性顺序相一致。

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