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仁川國立大學(xué)利用碳?xì)けWo(hù)鉑催化劑 提升甲醇燃料電池性能

時(shí)間:2020-12-10 10:39來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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(圖片來源:techxplore)
 
       使用化石燃料容易造成環(huán)境污染,因而很多科學(xué)家致力于尋找有效替代能源。人們對氫燃料電池寄予厚望,但純氫的運(yùn)輸、儲存和使用成本很高,對當(dāng)前技術(shù)提出挑戰(zhàn)。相比之下,甲醇(CH3O3)不需要冷藏,能量密度更高,而且便于運(yùn)輸,安全性更高。
 
       直接甲醇燃料電池(DMFC)可以在室溫下利用甲醇發(fā)電,但其性能有待提升。這種電池的主要問題之一在于不理想的甲醇氧化反應(yīng)。在甲醇從負(fù)極向正極傳遞的過程中,這種反應(yīng)會導(dǎo)致鉑催化劑降解,影響電池運(yùn)行。研究人員曾提出一些相關(guān)解決方法,然而由于成本或穩(wěn)定性問題,目前尚未發(fā)現(xiàn)有效策略。
 
       據(jù)外媒報(bào)道,韓國科學(xué)家提出一種行之有效的創(chuàng)新解決方案,通過相對簡單的方法,將封裝在碳?xì)?nèi)的鉑納米顆粒制成催化劑。這種外殼可以形成幾乎無法穿透的碳網(wǎng)絡(luò),并且由于氮缺陷而形成很小的開口。氧作為DMFC中的主要反應(yīng)物之一,可以通過這些“孔”到達(dá)鉑催化劑,而較大的甲醇分子無法通過。作為此項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人,韓國仁川國立大學(xué)(Incheon National University)的Oh Joong Kwon教授表示:“碳?xì)つ軌蚱鸬椒肿雍Y的作用,選擇所需要的反應(yīng)物。這些反應(yīng)物可以真正到達(dá)催化劑的位置,防止鉑核發(fā)生不良反應(yīng)。”
 
       科學(xué)家們通過實(shí)驗(yàn)表征所制備催化劑的整體結(jié)構(gòu)和組成,并證明氧可以穿過碳?xì)ぃ状疾荒。他們還發(fā)現(xiàn)一種簡單直接的方法,在熱處理過程中,只需改變溫度,即可調(diào)節(jié)殼體中的缺陷數(shù)量。隨后的比較實(shí)驗(yàn)表明,新型帶殼催化劑的性能優(yōu)于商用鉑催化劑,并且具有更高的穩(wěn)定性。
 
       過去10年里,Kwon教授一直致力于改良燃料電池催化劑,旨在使這項(xiàng)技術(shù)通過多種方式融入日常生活。隨著氣候變化問題日益嚴(yán)重,尋找可持續(xù)性替代燃料將成為人類的首要目標(biāo)之一,而這項(xiàng)研究讓我們朝這一目標(biāo)又邁進(jìn)了一步。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
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