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東北大學(xué)開(kāi)發(fā)新型非貴金屬催化劑 有望用于氫燃料電池

時(shí)間:2022-07-29 08:43來(lái)源:蓋世汽車 作者:Elisha
點(diǎn)擊: 53 次
 
       作為一種環(huán)保能源,氫燃料電池具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,這種電池中使用的傳統(tǒng)催化劑成本高、效率低,阻礙了現(xiàn)有技術(shù)的商業(yè)化。據(jù)外媒報(bào)道,東北大學(xué)(Northeastern)等機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新型催化劑,不需要使用貴金屬,有望取代常用的鉑基催化劑。
(圖片來(lái)源:東北大學(xué))
 
       在氫燃料電池中,催化劑用以加速能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,即氧還原反應(yīng)。東北大學(xué)的物理學(xué)教授Arun Bansil表示,可持續(xù)性催化劑應(yīng)由“儲(chǔ)量豐富的材料”制成,而且當(dāng)氧氣被引入化學(xué)反應(yīng)時(shí),不會(huì)產(chǎn)生碳排放。
 
       東北大學(xué)的研究人員一直在研究特定種類的催化劑,即所謂的“氮配位鐵催化劑”(nitrogen-coordinated iron catalysts),作為潛在的可持續(xù)選項(xiàng)。從分子上來(lái)說(shuō),氮配位鐵催化劑被定義為由四個(gè)氮原子包圍的鐵原子。氮原子稱為“配體”,可與中心金屬原子結(jié)合形成更大復(fù)合物的分子。
 
       “這是一個(gè)眾所周知的結(jié)構(gòu)。”Bansil表示,通過(guò)添加第五個(gè)配體(即在四個(gè)氮基上再加上一個(gè)),可以形成更穩(wěn)定、更堅(jiān)固的電催化劑。
 
       第五個(gè)配體提高了催化劑的耐用性。“當(dāng)氧氣被添加到結(jié)構(gòu)中時(shí),第五個(gè)配體似乎在設(shè)法將鐵保持在鐵-氮平面上。”如果第五個(gè)配體不存在,當(dāng)氧氣進(jìn)入這些復(fù)合物中時(shí),鐵就會(huì)從鐵氮平面上脫落,從而使催化劑“不那么持久”。
 
       研究人員使用X射線發(fā)射光譜和Mössbauer光譜(計(jì)算化學(xué)中的技術(shù))進(jìn)行觀察,希望能進(jìn)一步了解這種催化劑的運(yùn)行機(jī)制,以進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和改良材料。研究人員表示:“在制備過(guò)程中,使用這種計(jì)算方法,有助于確定催化劑發(fā)生變化時(shí)的催化位點(diǎn)。所提供的圖片也有助于發(fā)現(xiàn)哪些催化劑更穩(wěn)定。”
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 氫燃料電池 催化劑
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