催化劑的進步可以導致經濟的燃料電池

催化劑的進步可以導致經濟的燃料電池

華盛頓州立大學(Washington State University)的研究人員開發了一種製造燃料電池用低成本單原子催化劑的新方法，這一進展可能使重要的清潔能源技術在經濟上更具可行性。

氫燃料電池對清潔能源經濟至關重要，因為它們的發電效率是污染內燃機的兩倍多。他們唯一的廢物是水。然而，用於燃料電池化學反應的鉑基催化劑價格過高，嚴重阻礙了其商業化。研究人員希望使用鐵或鈷等非貴金屬，而不是稀有的鉑。但是，與這些豐富的可用金屬的反應往往會在短時間後停止工作。「具有高活性和穩定性的低成本催化劑對於燃料電池的商業化至關重要。」

最近，研究人員開發出了一種單原子催化劑，這種催化劑在實驗室環境下和貴金屬一樣有效。研究人員已經能夠提高非貴金屬的穩定性和活性，通過與它們在納米尺度上作為單原子催化劑工作。在這項新工作中，由MME教授林月河(Yuehe Lin)領導的WSU研究小組使用鐵或鈷鹽和小分子葡萄糖胺作為前體，在一個簡單的高溫過程中製造出單原子催化劑。該工藝可以大大降低催化劑的成本，並可以很容易地擴大生產規模。他們開發的鐵碳催化劑比商用鉑催化劑更穩定。它們也保持了良好的活性，沒有受到污染，這通常是普通金屬的問題。

「這個過程有很多優點，」論文的第一作者朱成洲(音)說，他開發了高溫過程。「它使大規模生產成為可能，並使我們能夠增加催化劑上活性位點的數量和活性。」林的團隊與WSU MME副教授斯科特貝克曼(Scott Beckman)以及阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)和布魯克海文國家材料表徵實驗室(Brookhaven National Laboratory)高級光子源研究人員合作，共同完成了這個項目。林說:「國家實驗室的先進材料表徵用戶設施揭示了催化劑的單原子位點和活性部分，這導致了催化劑的更好設計。」

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