價廉物美的催化劑 給氫動力汽車普及加把勁
材料牛注：高成本是目前阻礙氫燃料電池車普及的最大問題，現在這問題有望加速解決了！UNIST 的研究人員設計出了一種物美價廉的新型催化劑，其性能可與Pt媲美，但價格低廉得多。
隸屬于UNIST的一項新研究提出了一種新型策略，其可用非貴金屬催化劑代替目前用于氫燃料電池中的稀有且昂貴的鉑（Pt）基催化劑。
UNIST 能源化工的Sang Hoon Joo教授及其團隊研究出了一種新的合成技術，這項技術能夠提高Fe-N摻雜碳（Fe -N / C）催化劑的催化活性，從而實現將氫燃料電池中的鉑（Pt）基催化劑替換成非貴金屬催化劑，實現氫燃料電池的低成本化。JACS（Journal of the American Chemical Society）的11月刊發表了這項研究。
氫燃料電池以氫和氧為原料發電，副產物為水。商業化的燃料電池中常用貴金屬鉑（Pt）為催化劑。然而，Pt（> 40美元/ g）昂貴的價格阻礙了燃料電池的普及。
因此，該研究團隊試圖開發一種高性能的非貴金屬催化劑，以代替現有的Pt基催化劑。在這項研究中，他們聚焦于低成本、高活性的含鐵、氮的碳基催化劑（Fe-N / C催化劑）。制備Fe-N / C催化劑時需要在700℃以上進行高溫熱處理以獲得高催化活性，但同時也會減少活性位點（指發生決定反應速率的催化反應的位點）的數量。
為了解決這個問題，他們引入了“二氧化硅保護層”的方法。二氧化硅層在高溫下能夠有效地保留活性位點，防止活性位點被破壞。用這種方法制得的新型Fe-N/C催化劑有著與Pt催化劑相當的高氧氣還原反應活性（ORR）。ORR是指氫燃料電池中陰極處的電化學反應。陰極處的還原反應比陽極處的氧化反應慢100萬倍，因而ORR是影響燃料電池轉化效率的主要因素。迄今為止，ORR的主要催化劑還是價格昂貴的Pt。
該研究團隊將此催化劑用于堿性膜燃料電池（一種氫燃料電池）中作為陰極催化劑，檢測到了高催化活性。他們在質子交換膜燃料電池（PEMFC）中也驗證了該催化劑的高性能，實驗中催化劑活性達到了320A cm-3，超過了美國能源部（DOE）制定的2020年非貴金屬催化劑的活性目標值（300 A cm-3）。
Joo教授說：“我們這項合成高性能催化劑的新技術不僅有望加速氫燃料電池的商業化，而且也適用于其他能量存儲和轉換設備。”
原文鏈接：Novel Catalyst Design Opens Possibility to Hydrogen?Vehicle
本文由編輯部楊浩供稿，鄭麗仙翻譯，時冰遙審核，點我加入材料人編輯部
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