近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心教授曾杰課題組與湖南大學教授黃宏文合作，研制出一種兼具優異的催化活性和穩定性的質子交換膜燃料電池陰極催化劑。日前，該成果發表于《美國化學會志》。
質子交換膜燃料電池具有零排放、能量效率高、功率可調等優點，是未來電動汽車中最理想的驅動電源。但它的陰極端氧還原反應的動力學過程十分緩慢，需要使用大量貴金屬鉑納米催化劑來維持高效運轉，使得其成本高昂，大規模商業化應用受限。
提高鉑基催化劑在氧還原反應中的質量活性以及催化穩定性是降低貴金屬鉑用量的途徑。研究人員通過精細調控鉑基催化劑的維度、尺寸、組分，研制出超細的鉑鎳銠三元金屬納米線催化劑。該納米線的直徑僅有1納米，其表面鉑原子占整體鉑原子比率高于50%，展現了超高的原子利用率，為高的催化質量活性提供了結構基礎。
氧還原催化測試表明，碳負載的超細鉑鎳銠三元金屬納米線催化劑的質量活性是目前商用鉑碳納米催化劑的15.2倍。同時，這種催化劑在氧氣氣氛下循環使用1萬次后，只有12.8%的質量活性性能損失，而目前商用的碳負載型鉑納米催化劑在相同使用情況下，質量活性性能損失達到73.7%。
相關論文信息：DOI: 10.1021/jacs.8b08836
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