邁向低成本鹼性燃料電池的又一步

2021-02-08 騰訊網

耶魯大學的研究人員說，鈀-銀組合可以作為鹼性燃料電池中鉑的低成本替代品。（安德烈·泰勒實驗室/耶魯的插圖）

在一項新發表的研究中，工程師合成了用於鹼性燃料電池的不含鉑的催化劑，表明銀鈀多壁碳納米管在低溫燃料電池中的功效幾乎與鉑一樣。

耶魯大學的研究人員朝著開發低溫，低成本鹼性燃料電池又邁出了一步。鹼性燃料電池是類似於電池的設備，可將氧氣和氫氣轉化為電能和熱量。

在最近發表在《應用催化B：環境》雜誌上的研究中，耶魯大學的工程師報告說，通過用成本較低的鈀代替鉑並將其與銀結合，可以合成用於鹼性燃料電池的無鉑催化劑。

催化劑是燃料電池中分解燃料（例如，酒精或氫氣）的部分，使其他最終產生電和熱的化學反應運動。鉑一直是優選的催化劑材料，但是鉑的稀缺性阻止了燃料電池的廣泛使用。耶魯大學的研究人員表明，鈀-銀的組合幾乎與鉑一樣有效，使其成為可行且便宜的替代品。

耶魯大學化學與環境工程助理教授，這項研究的主要研究員安德烈·泰勒（AndréD. Taylor）表示：「鉑和其他貴金屬的高成本是低溫燃料電池商業化的主要障礙之一。」 「這種催化劑結構可以通過僅在催化劑的殼層區域使用鈀來降低成本。」

研究人員用於製造催化劑薄鈀殼的技術稱為電流置換，可用於製造性能適合於其他廣泛應用的新材料，例如傳感器或電池材料。

新型無鉑催化劑具有獨特的核-殼結構；薄殼是鈀，核心是銀。與標準的鉑基催化劑相比，這具有更高的催化活性和對雜質的更大耐受性。塗有鈀的銀顆粒覆蓋了多壁碳納米管的表面，與酒精的氧化作用相比，促進了氧氣的還原，從而促進了所需的化學反應。

研究結果表明，銀鈀多壁碳納米管是有前途的無鉑陰極催化劑，具有理想的氧還原性能，並提高了對甲醇和乙醇的耐受性。由於燃料在燃料電池中的交叉滲透，因此對酒精的耐受性很重要，這是由於跨膜擴散而引起的。

Ryan C. Sekol是第一作者。該論文於3月13日發表，其中包含合作者的完整列表。

國家科學基金會和耶魯氣候能源倡議為這項研究提供了支持。

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