納米技術(shù)讓燃料電池催化劑不再昂貴

    一直以來，燃料電池汽車推廣的最大問題就在于金屬鉑的高昂價(jià)格和稀有產(chǎn)量。這種昂貴金屬對(duì)于燃料電池陰極處的氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行尤其重要。在陰極，從聚合物膜透過來的質(zhì)子、空氣中的氧原子、由導(dǎo)線傳來的電子，三者結(jié)合，形成產(chǎn)物——水。

    最近，一組來自LBNL美國能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室、ANL阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家和材料學(xué)家組成的隊(duì)伍開發(fā)出了創(chuàng)新的三維“納米框架”催化劑，它在催化陽極氧化反應(yīng)方面的性能超過了常規(guī)的鉑—碳微粒催化劑，甚至大大超過了美國能源部對(duì)該技術(shù)預(yù)計(jì)的在2017年可能達(dá)到的技術(shù)水平。

    這種雙金屬催化劑由鉑和鎳組成，具有中空、高活性、內(nèi)外表面尺寸大的特點(diǎn)，使得它的效率和成本都大大優(yōu)于目前的催化劑產(chǎn)品。

    這種催化劑也可在堿性水解槽中工作，將水分裂為氧和氫。根據(jù)耗電量高低，未來它還可能作為氫氣的制備裝置。堿性水解槽里面有兩個(gè)用膜分離開的電極，這兩個(gè)電極浸沒在成分為氫氧化鉀的堿性電解液中。研究者對(duì)比測(cè)試了新型催化劑和傳統(tǒng)鉑—碳催化劑在其中的性能后發(fā)現(xiàn)，新的催化劑性能提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

    最近幾年，全世界的研究主要集中在通過合金，將鉑同其他更為廉價(jià)的金屬結(jié)合形成合金，在降低催化劑價(jià)格的前提下，保持性能不降低。另一個(gè)改進(jìn)方法是開發(fā)中空、籠形、多孔材料，以便在其中加入更少量的貴金屬催化劑。