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倫敦帝國理工學(xué)院開發(fā)無鉑催化劑 大幅降低燃料電池成本
時間:2022-04-27 08:58來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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氫燃料電池可以將氫轉(zhuǎn)化為電力，而且所產(chǎn)生的副產(chǎn)物只有水蒸汽，是一種頗具吸引力、更加環(huán)保的便攜式電源替代品，尤其是在汽車領(lǐng)域。然而，其廣泛應(yīng)用受到成本影響，這種電池使用由鉑制成的催化劑，這是一種昂貴且稀缺的金屬。
（圖片來源：倫敦帝國理工學(xué)院）
據(jù)外媒報道，由倫敦帝國理工學(xué)院（Imperial College London）的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的歐洲團隊，使用鐵、碳和氮制造出了一種催化劑，可用于在高功率下運行燃料電池。與鉑金屬相比，這些材料價格低且容易獲得。
帝國理工學(xué)院化學(xué)系的Anthony Kucernak教授表示：“目前，在單個燃料電池的成本中，大約有60%來自鉑催化劑。為了讓燃料電池真正替代用于驅(qū)動汽車的化石燃料，需要進一步降低成本。這種催化劑設(shè)計的成本更低，有助于實現(xiàn)這一點。此外，通過部署更多以氫為燃料的可再生能源系統(tǒng)，最終可以減少溫室氣體排放，推進世界走上凈零排放的道路。”
在這種創(chuàng)新催化劑中，所有的鐵都以單原子的形式分散在導(dǎo)電碳基質(zhì)中。單原子鐵的化學(xué)性質(zhì)不同于塊狀鐵（塊狀鐵中的所有原子都聚集在一起），反應(yīng)活性更強。這意味著鐵可以促進燃料電池中的必要反應(yīng)，成為鉑的良好替代品。在實驗室測試中，該團隊發(fā)現(xiàn)，單原子鐵催化劑的性能，接近于真正的燃料電池系統(tǒng)中的鉑基催化劑。
除了為燃料電池生產(chǎn)低成本催化劑外，該團隊開發(fā)的這種方法還適用于制造其他過程使用的催化劑，例如一些化學(xué)反應(yīng)，以大氣中的氧為反應(yīng)物，而不是昂貴的化學(xué)氧化劑；以及在處理廢水時，利用空氣去除有害污染物。
帝國理工學(xué)院化學(xué)系的Asad Mehmood博士表示：“研究人員開發(fā)了一種新的方法，可以制造一系列‘單原子’催化劑，為一系列新的化學(xué)和電化學(xué)過程提供機會。具體地說，這種獨特的合成方法名為金屬轉(zhuǎn)移反應(yīng)（transmetallation），可以避免在合成過程中形成鐵團簇。對于其他希望制備類似類型催化劑的科學(xué)家而言，這一過程應(yīng)該有所幫助。”
該團隊已與英國燃料電池催化劑制造商Johnson Matthey達成合作，在適當?shù)南到y(tǒng)中測試這種催化劑，并希望擴大新催化劑的規(guī)模，以用于商業(yè)燃料電池。此外，研究人員還致力于提高催化劑的穩(wěn)定性，以使其在耐久性和性能上可與鉑媲美。
(責(zé)任編輯：子蕊)
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