中國經濟網北京7月4日訊（記者佘惠敏 通訊員張致遠）近日，中國科學技術大學曾傑教授課題組與美國阿克倫大學彭振猛教授、上海應用物理研究所司銳教授合作，在質子交換膜燃料電池陰極催化劑研製方面取得重要進展。研究人員基於集團效應設計出一種銠原子摻雜的鉑超細納米線催化劑，這種催化劑在燃料電池陰極氧還原反應中表現出高活性和高穩定性，從而能夠大幅節省貴金屬鉑的用量，推動了該清潔能源轉換技術的商業化應用進程。
質子交換膜燃料電池電源是一種清潔、高效的綠色環保電源，具有工作溫度低、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便等優點，被公認為電動汽車、固定發電站等的首選能源。該技術研發數十年，一直未能大範圍推廣，除存在穩定性、耐久性等問題，追根究底，高昂成本也是商業化的瓶頸。
此前許多已報導的鉑基催化劑雖然擁有卓越的質量活性，但是穩定性往往並不可觀，這主要是因為高的質量活性所依賴的催化劑納米結構的熱力學穩定性通常存在問題，因此很難同時兼具高質量活性和優良的穩定性。
針對這一難題，研究人員藉助於原子級別精細合成技術，一方面通過提高鉑基催化劑中的鉑原子的分散度來實現高的質量活性，另一方面通過調節鉑基催化劑的維度以及引入銠原子來增強鉑基催化劑的穩定性，設計併合成出了一種銠原子摻雜的鉑超細納米線催化劑，其直徑僅有1.3納米，鉑原子的利用率卻高達48.6%。研究結果表明，這種新型催化劑的質量活性和比活性分別達到了商用鉑碳催化劑的7.8倍和5.4倍；同時該催化劑在氧氣氣氛下循環使用10000次後，只損失了9.2%的質量活性，而目前商用的鉑碳催化劑在氧氣氣氛下循環使用10000次後，質量活性性能損失達到72.3%，表明這種新型銠原子摻雜的鉑超細納米線催化劑具有明顯優勢。
該成果近日發表在《美國化學會志》雜誌上，論文的共同第一作者是中國科大合肥微尺度物質科學國家實驗室和化學與材料科學學院曾傑教授課題組博士後黃宏文博士和博士研究生李衎。
（責任編輯：劉瀟瀟）