大数跨境
首页
>
新型无碳载体自支撑电催化剂提升氢燃料电池寿命
>
0
0

新型无碳载体自支撑电催化剂提升氢燃料电池寿命

新型无碳载体自支撑电催化剂提升氢燃料电池寿命 科情智库
2020-09-30
2
导读：2020年8月24日，丹麦、德国和瑞士的研究团队在《Nature Materials》上发布最新研究成果，研发出可供氢燃料电池汽车用的无碳载体、自支撑电催化剂……



   科情智库    



撰稿：中国科学技术信息研究所

科技报告服务与产业情报研究中心

周肖贝

2020年8月24日，丹麦、德国和瑞士的研究团队在《Nature Materials》上发布最新研究成果，研发出可供氢燃料电池汽车用的无碳载体、自支撑电催化剂，不仅提高了催化剂的活性和稳定性，且在高温和高电流密度条件下可稳定运行，使燃料电池更为耐用。

质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cells，PEMFCs）因具有能量密度高、转换效率高、绿色环保等优点受到广泛关注，在汽车等领域具有广泛的应用前景。近年来，PEMFCs研发取得实质性进展，燃料电池氧化还原反应（ORR）Pt/C催化剂成本及活性不断优化，多家汽车制造公司已实现了燃料电池汽车的批量生产。

在氢燃料电池实际运行中，因燃料电池催化剂纳米颗粒逐渐团聚，与碳载体的粘附力变弱，高电位易引起碳腐蚀以及Pt基催化剂缓慢溶解等现象的存在，使催化剂活性和稳定性逐渐变差，导致燃料电池寿命有限。目前，大多数ORR催化剂在降低电化学表面积（Electrochemical Surface Area，ECSA）的范围内通过提高ORR比活性（Specific Activity，SA）来达到高质量活性（Mass Activities，MAs）。当过电位和电流密度较低时，降低ECSA并不影响催化剂性能。但是在常见的高过电位条件下，如汽车燃料电池系统在高电流密度下工作会产生高过电位，若降低ECSA则对催化剂性能产生一定影响。

2020年8月24日，丹麦哥本哈根大学、德国莱布尼茨低温等离子体研究所、瑞士伯尔尼大学等的研究人员在《Nature Materials》上发表题为“Self-supported Pt–CoO networks combining high specific activity with high surface area for oxygen reduction”的研究论文，他们研发出不需要碳载体的ORR自支撑催化剂。该新型催化剂具有多孔的Pt-CoO纳米结构，使得ECSA较高，而高比活性和电化学表面积相结合产生的质量活性也很高，从而提高了催化剂的活性及稳定性，使燃料电池更为耐用。

研究人员使用阴极溅射的特殊工艺，将铂或钴通过离子轰击而溶解、雾化，然后释放的气态原子凝结为粘合剂层，再经过后续处理，可以形成多孔的Pt-CoO纳米结构，从而使催化剂具有较大的ECSA，同时具有自支撑性而无需碳载体。测试结果表明，在低温和干燥条件下，催化剂的活性优于Pt/C，而且在高温、高电流密度和低湿化条件下也可稳定运行。

该研究成果在工业上具可扩展性，未来有望进一步减少催化剂中的Pt含量从而降低成本，有助于下一代ORR催化剂的发展。研究得到了瑞士国家科学基金会（SNSF）、德国联邦教育与研究部（BMBF）、丹麦国家研究基金会高熵合金催化中心的资助。


来源：《国际能源领域动态监测》2020年第16期（总第176期）


  推荐阅读 > 

波兰风能协会年会召开

低成本非贵金属析氢催化剂商用PEM电解槽测试成功

日本发布最新氢能利用进度表



识别下方二维码，关注「科情智库」

持续关注产业动态及科技领域报告

【声明】内容源于网络
0
0
科情智库
宣传科技信息资源及科技情报研究成果，关注产业最新动态、发展热点和重大变革，为科技创新提供新媒体渠道。
内容 2085
粉丝 0
科情智库 宣传科技信息资源及科技情报研究成果，关注产业最新动态、发展热点和重大变革，为科技创新提供新媒体渠道。
总阅读251
粉丝0
内容2.1k