新型铂基催化剂能使燃料电池更耐用

 

  金属铂(Pt)是非常好的燃料电池催化剂,但铂储量有限,价格昂贵,如何提高其原子利用率和反应活性,决定了燃料电池能否大规模应用。

 

  日前,《科学》杂志刊发了一项由苏州大学教授黄小青、北京大学教授郭少军、美国布鲁克黑文国家实验室苏东合作的成果,他们在铂—铅(PtPb)纳米片外,覆盖了4—6层铂,这种新型材料具有很高的氧化还原反应活性和耐久性。这项成果对于探索和开发更好的高性能催化剂,促进燃料电池快速发展起到了重要的推动作用。

 

  燃料电池能量利用率非常高、环境友好,但是其造价偏高造成大规模应用受限。车用燃料电池中使用的铂,占燃料电池成本的40%。此外,铂材料容易在硫化物或一氧化碳等有害组分的作用下失活,也大大影响了燃料电池的工作寿命。

 

  黄小青课题组与国内外多个课题组密切合作,用化学法成功制备了高质量单分散的PtPb纳米片。他们发现4—6个Pt层能够非常完美地覆盖在PtPb纳米片表面,形成独特的PtPb/Pt核壳结构。研究发现,Pt(110)表面较强的拉应力能够极大地促进氧化还原反应性能,使得这种PtPb/Pt核壳结构的催化剂具有非常优异的氧化还原反应性能。PtPb/Pt核纳米盘表面均匀的四层Pt壳保证了这些催化剂的高耐久性,其经历50000次电压循环后几乎无活性衰减,并且没有明显的结构和组成变化。难能可贵的是,该催化剂不仅可以作为燃料电池阴极氧化还原反应的催化剂,还可以被用来催化阳极反应。

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