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納米催化劑使燃料電池更高效
時(shí)間:2019-01-28 08:34來源:中國科學(xué)報(bào) 作者:劉建文
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據(jù)發(fā)表在《應(yīng)用催化雜志B：環(huán)境》上的一項(xiàng)研究，Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology （DGIST）的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了可以降低清潔能源燃料電池總成本的納米催化劑。
聚合物電解質(zhì)膜燃料電池就是將氫燃料與氧反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋ｋm然聚合物電解質(zhì)膜燃料電池是一種自成一體、可移動(dòng)的清潔能源——就像美國航天飛機(jī)上使用的堿性燃料電池——但它們目前依賴于昂貴的材料。此外，因?yàn)橛糜诖呋@些化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)會(huì)降解，這就引起了科學(xué)研究者對(duì)材料的可再利用性和可行性的關(guān)注。
DGIST能源材料科學(xué)家Sangaraju Shanmugam和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為聚合物電解質(zhì)膜燃料電池開發(fā)出了能夠降低整體制造成本的活性和耐用催化劑。該催化劑為氮摻雜的碳納米棒，在其表面附有二氧化鈰和鈷納米顆粒。二氧化鈰（CeO2）是鈰和氧的結(jié)合物，是一種廉價(jià)環(huán)保的半導(dǎo)體材料，并且具有良好的氧還原能力。
這種纖維是用一種被稱為靜電紡絲的技術(shù)制造的，在該種技術(shù)中，利用高壓作用于液滴，形成一個(gè)帶電的液體射流，然后在飛行過程中將其干燥成均勻的納米粒子。研究人員的分析證實(shí)，顆粒狀的二氧化鈰和鈷均勻分布在碳納米棒中，使得催化劑促進(jìn)發(fā)電的能力得到提高。
通過對(duì)兩種重要的能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存化學(xué)反應(yīng)——氧還原反應(yīng)和析氧反應(yīng)的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，氮摻雜碳納米棒催化劑上的二氧化鈰負(fù)載鈷比純鈷氮摻雜碳納米棒催化劑和鉑/碳催化劑具有更強(qiáng)的活性和耐久性。
研究人員認(rèn)為，二氧化鈰是最具應(yīng)用前途的材料之一，與鈷一起用于氮摻雜碳納米棒，可以生產(chǎn)穩(wěn)定的催化劑，從而增強(qiáng)聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的電化學(xué)穩(wěn)定性。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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