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康奈爾大學研究人員發現燃料電池新型薄膜材料

時間:2015-03-16 09:55來源:新材料在線　作者:綜合

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康奈爾大學研究人員合成了一種用于燃料電池的新型薄膜催化劑。結果發表于3月10日由AIP出版的APL Materials期刊上。研究團隊報道了首次外延生長Bi2Pt2O7焦綠石薄膜，這種薄膜可作為更有效的陰極——燃料電池中的基本電極部分，正電荷從該部分流向外電路，傳遞電能。
圖示為外延晶體(長約100 nm)Bi2Pt2O7焦綠石的合成。空氣中退火生長之后，進行脈沖激光沉積。版權：A. Gutiérrez-Llorente/康奈爾大學Cornell Univesity

“迄今為止，應用于清潔能源的氧催化劑薄膜一直集中在鈣鈦礦結構氧化物及其衍生物。”研究團隊領導Araceli Gutierrez-Llorente說，“在諸如燃料電池陰極的應用方面，立方焦綠石結構是鈣鈦礦結構的一個有吸引力的替代，但這方面的研究還很少。”

焦綠石Bi2Pt2O7納米晶粉末先前已經被成功的制備。相比于納米晶粉末，外延薄膜在燃料電池催化劑方面表現得更有效率。但是直接生長Bi2Pt2O7薄膜需要氧化金屬鉑——這極具挑戰性。

該團隊使用脈沖激光沉積技術共沉積外延的δ-Bi2O3和無序的金屬鉑。薄膜在空氣中退火，使得鉑被氧化，形成長度約100納米的外延Bi2Pt2O7晶體。

“Bi2Pt2O7被認為是燃料電池領域最有前途的氧化物催化劑，我們的研究提供了目前已知的外延生長Bi2Pt2O7的唯一一種方法。”Gutierrez-Llorente表示。固體氧化物燃料電池的陰極電化學減少氧氣。Bi2Pt2O7的氧缺陷結構使其成為該過程的理想催化劑。

合成薄膜材料，代替塊體粉末，開啟了燃料電池應用的新可能。“大量奇特的性質無法在塊材中表現出來，但在薄膜的復雜氧化物的界面間能夠產生。” Gutierrez-Llorente稱。

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