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[信息] 铂纳米粒子催化剂可催生稳定耐用的燃料电池

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发表于 2010-8-28 18:56:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
康奈尔大学能源材料中心(Energy Materials Center)的研究人员在寻求高效率、低成本和商业可行的燃料电池的过程中,发现了一种铂纳米粒子催化剂,它能使燃料电池更稳定,更持久耐用,更能抗一氧化碳中毒。这项研究由康奈尔大学能源材料中心主任Héctor D. Abruña教授和John Newman化学与化学生物学教授Francis J. DiSalvo牵头,这项成果已经发表于8月4日出版的《American Chemical Society》上[1]

铂纳米粒子催化剂可催生稳定耐用的燃料电池

铂纳米粒子催化剂可催生稳定耐用的燃料电池

氢燃料电池有潜力替代汽油燃料:利用这些氢燃料电池能提供汽车的长途用电,它们可以快速充电,也能减少二氧化碳排放。但它们需要使用纯度极高的氢才能达到功效。这意味着传统燃料必须去除一氧化碳,这个过程花费大,能源消耗也大,阻碍实现燃料电池的商业可行性。
燃料电池以燃料的电化学分解而不是燃烧为原动力,即将化学能直接转化为电能。质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阳极和阴极是由隔膜分离,这层隔膜能隔离电子但允许质子穿过。在电池阳极,催化剂使氢氧化,生产电子和质子,质子穿过隔膜,电子则产生电流。在电池阴极,电子与质子结合,并与空气中的氧气一起形成水。
铂或铂/钌合金常被用作质子交换膜燃料电池的催化剂,但这两者元素都很稀有昂贵,在一氧化碳含量低的环境中提炼也可能会失效。
为了生产一种更能容忍一氧化碳环境的催化剂,研究人员将铂纳米粒子沉积到掺杂钨的三氧化钛支撑材料上。试验表明,这种新材料能在一氧化碳含量高达2%的条件下工作,比起传统铂催化剂30%的失效率,它的失效率仅为5%,而且这种材料比纯铂更便宜,也更稳定。
Abruña提到,有了这种新的催化剂,就可以使用更多的非纯净氢,从而减少成本。研究人员现正准备将催化剂用于现实燃料电池中做实际测试。到目前为止,一切进展都良好。他补充表示,在以前的纯铂试验中,铂电池很容易一氧化碳中毒并很快失效,但新的催化剂仍能够继续工作。
美国能源部通过康奈尔能源材料中心(该中心属于能源前沿研究中心,由能源部科学局提供资金)来资助该研究项目。

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