東北大學開發新型非貴金屬催化劑 有望用于氫燃料電池
時間:2022-07-29 08:43來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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作為一種環保能源，氫燃料電池具有廣泛的應用前景。然而，這種電池中使用的傳統催化劑成本高、效率低，阻礙了現有技術的商業化。據外媒報道，東北大學（Northeastern）等機構的研究人員發現了一種新型催化劑，不需要使用貴金屬，有望取代常用的鉑基催化劑。
（圖片來源：東北大學）
在氫燃料電池中，催化劑用以加速能量轉換過程，即氧還原反應。東北大學的物理學教授Arun Bansil表示，可持續性催化劑應由“儲量豐富的材料”制成，而且當氧氣被引入化學反應時，不會產生碳排放。
東北大學的研究人員一直在研究特定種類的催化劑，即所謂的“氮配位鐵催化劑”（nitrogen-coordinated iron catalysts），作為潛在的可持續選項。從分子上來說，氮配位鐵催化劑被定義為由四個氮原子包圍的鐵原子。氮原子稱為“配體”，可與中心金屬原子結合形成更大復合物的分子。
“這是一個眾所周知的結構。”Bansil表示，通過添加第五個配體（即在四個氮基上再加上一個），可以形成更穩定、更堅固的電催化劑。
第五個配體提高了催化劑的耐用性。“當氧氣被添加到結構中時，第五個配體似乎在設法將鐵保持在鐵-氮平面上。”如果第五個配體不存在，當氧氣進入這些復合物中時，鐵就會從鐵氮平面上脫落，從而使催化劑“不那么持久”。
研究人員使用X射線發射光譜和Mössbauer光譜（計算化學中的技術）進行觀察，希望能進一步了解這種催化劑的運行機制，以進行合理設計和改良材料。研究人員表示：“在制備過程中，使用這種計算方法，有助于確定催化劑發生變化時的催化位點。所提供的圖片也有助于發現哪些催化劑更穩定。”
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