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美开发出高性能合金燃料电池催化剂

发布时间:2018年10月19日15:05:27来源:科技日报编辑:付琳 放大 缩小 默认

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原标题:美开发出高性能合金燃料电池催化剂

美国布朗大学研究人员开发出一种新型合金催化剂,既可以减少贵金属铂的用量,又具有良好的性能,其活性和耐久性指标都超过了美国能源部制定的2020年车用电催化剂技术指标,具有广阔应用前景。

铂催化剂成本高昂,是阻碍氢燃料电池广泛使用的重要因素之一。要降低成本,将铂与其他廉价金属结合制成合金催化剂是一个可行思路,但如何保持这类催化剂的性能则是一个挑战。

新型催化剂由铂和钴制成,外层是纯铂,其内包裹着由铂原子和钴原子交替形成的核心。这种分层的核心结构是催化剂具有良好活性和耐久性的关键。研究人员16日在《焦耳》期刊上发表研究报告称,初步测试表明,该催化剂在实验室环境中表现良好,经过3万个电压周期后仍能很好地保持其活性,而传统催化剂在经过这么多次电压循环后性能会显著下降。对于燃料电池汽车而言,3万个电压周期大致相当于燃料电池汽车使用5年。

为进一步验证催化剂在真实燃料电池工作环境中的性能,研究人员将催化剂送到美国洛斯阿拉莫斯国家实验室进行了测试,结果超乎预料。新型催化剂的初始活性和耐久性测试数据都远优于美国能源部设定的车用电催化剂2020年技术目标。能源部2020年车用电催化剂初始活性技术目标为0.44A/mg(每毫克0.44安培),耐久性目标为3万个电压周期后催化活性损失低于40%,即其活性至少为0.26A/mg。而新型合金催化剂的初始活性为0.56A/mg,3万个电压循环后活性为0.45A/mg。

研究人员表示,耐久性是合金催化剂的一大难题,新型催化剂无论是初始活性还是耐久性都达到了很高标准,未来应用前途十分广阔。(刘海英)

 

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