铂纳米颗粒的新催化剂可以导致无碳酸盐稳定的燃料电池

2019-04-15 09:56:25
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为了寻求高效,经济和商业上可行的燃料电池,康奈尔大学能源材料中心的科学家们发现了一种催化剂和催化剂 - 载体组合,可以使燃料电池更稳定,更安全,更便宜,更耐碳一氧化碳中毒。

该研究由康奈尔大学化学与化学生物学教授HéctorD.Abruña和康奈尔能源材料中心主任领导; Francis J. DiSalvo,康奈尔大学化学与化学生物学教授; 王德利,博士后研究员; Chinmayee V. Subban,研究生; 王洪森,研究员; 和研究生Eric Rus。氢燃料电池为汽油燃烧汽车提供了一种吸引人的替代方案:它们有可能使用氢气作为燃料来长距离为车辆提供动力,减少二氧化碳的产生并仅排放水蒸气。

然而,燃料电池通常需要非常纯的氢才能工作。这意味着传统燃料必须去除一氧化碳 - 这一过程太昂贵,无法使燃料电池具有商业可行性。

燃料电池通过电化学分解燃料而不是燃烧它来工作,将能量直接转化为电能。

问题在于铂和铂/钌合金(通常用作PEM(质子交换膜)燃料电池中的催化剂)价格昂贵,并且即使暴露于甚至低水平的一氧化碳也容易失效。

为了创造一种能够耐受更多一氧化碳的催化剂体系,Abruña,DiSalvo及其同事将铂纳米颗粒沉积在氧化钛载体材料上,并添加了钨以增加其导电性。他们的研究表明,这种新材料的燃料含有高达2%的一氧化碳 - 这个含量约为纯铂的2000倍。而且,该材料比纯铂更稳定且更便宜。Abruña说,使用这种新型催化剂,“你可以使用更少清洁的氢气,这样更具成本效益,因为来自石油的氢气含有非常高的一氧化碳含量。你需要清除一氧化碳并且非常昂贵要做到这一点。”

研究人员现在准备将催化剂用于真实燃料电池的测试。“到目前为止,适应症非常好,”阿布鲁尼亚说。他补充说,在初步实验中,将新材料的性能与纯铂相比较,铂电池很容易被一氧化碳中毒,并且很早就被熄灭了。阿布鲁尼亚说:“但是我们仍然像冠军一样奔跑。”

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