鉑鎳正八面體讓燃料電池省鉑90%
2013年06月19日 12:0 4489次瀏覽 來源： 中國科技網 分類： 新技術 作者： 劉霞
據物理學家組織網6月18日（北京時間）報道，高效耐用的催化劑是燃料電池領域取得突破的關鍵。最近，德國科學家研發(fā)出一種鉑鎳納米粒子，用其作催化劑，可將燃料電池中鉑的用量減少90%。研究還發(fā)現，新納米粒子的功能由其幾何形狀和原子結構決定。發(fā)表在最新一期《納米·材料學》雜志上的最新研究將有助于科學家們提高催化劑的性能。
氫動力燃料電池除產生電能外，唯一的副產品是水，因此被看作傳統內燃機的環(huán)保替代品。但這種燃料電池的電極（化學轉化過程在此發(fā)生）需要用到大量“身價不菲”的鉑。如果沒有鉑作為催化劑，很難獲得必需的轉化效率，因此，鉑正成為發(fā)展氫燃料電池的“攔路虎”。
科學家們解釋道，氫燃料電池的催化過程只發(fā)生在鉑表面，而鉑納米粒子可增加鉑表面積，既節(jié)省材料又能提高電極效率，1公斤納米粒子的表面積相當于幾個足球場。另外，讓鉑和鎳或銅等廉價金屬相混合，還可以節(jié)省更多鉑。
在這一思路指導下，德國于利希研究中心（FZJ）和柏林工業(yè)大學的科學家成功研發(fā)出高效的鉑鎳催化劑粒子，用于將氫氣和氧氣轉變成水，其中鉑僅為以前用量的1/10。
新催化劑不由以前廣泛使用的圓形納米粒子，而由鉑—鎳合金的正八面體納米粒子組成，正八面體表面的鉑鎳原子擁有獨特的排列方式，能顯著提高氫氣和氧氣生成水的化學反應速度。
研究人員還使用德國恩斯特魯斯卡電子顯微學與電子譜學中心（ER-C）的超高清電子顯微鏡，對新納米粒子的原子結構進行了觀察。ER-C的馬克·海根博士解釋道：“我們發(fā)現，鎳和鉑原子并非均勻地分布在納米正八面體表面，這可以增加其反應活性，不過會減少其壽命。”
柏林工業(yè)大學的皮特·斯特拉瑟教授表示：“新研究告訴我們，為獲得最優(yōu)的催化效果，催化劑粒子合適的幾何形狀與其組成及大小一樣重要，我們可借用這一發(fā)現來改進用來儲能的功能性材料尤其是催化劑的性能。”
總編輯圈點
發(fā)展燃料電池是全球應對能源短缺和環(huán)境污染的戰(zhàn)略舉措，而當前一大制約因素便是因使用貴金屬鉑導致成本過高。通用、豐田、美國國家實驗室等都在進行技術攻關，一方面研究低鉑燃料電池技術，減少催化劑用量，并研究催化劑抗毒性，提高使用壽命；另一方面開發(fā)非鉑催化劑來代替鉑，力爭盡快降低成本。可以說，低鉑或無鉑技術已經成為決定競爭力的核心和關鍵，本項成果的意義就在于此。當然，更期待我國能在這一領域有所作為。
責任編輯：安子
如需了解更多信息，請登錄中國有色網：m.bestexercisefitness.com了解更多信息。
中國有色網聲明：本網所有內容的版權均屬于作者或頁面內聲明的版權人。
凡注明文章來源為“中國有色金屬報”或 “中國有色網”的文章，均為中國有色網原創(chuàng)或者是合作機構授權同意發(fā)布的文章。
如需轉載，轉載方必須與中國有色網（ 郵件：cnmn@cnmn.com.cn 或 電話：010-63971479）聯系，簽署授權協議，取得轉載授權；
凡本網注明“來源：“XXX（非中國有色網或非中國有色金屬報）”的文章，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不構成投資建議，僅供讀者參考。
若據本文章操作，所有后果讀者自負，中國有色網概不負任何責任。
