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        燃料電池催化劑貴金屬替代研究獲突破

        2013-08-15 00:53:00李大慶
        共產(chǎn)黨員(遼寧) 2013年5期
        關(guān)鍵詞:限域鎧甲碳納米管

        在燃料電池領(lǐng)域,目前使用性能相對(duì)穩(wěn)定的金屬鉑作為電極催化劑。然而,鉑的稀缺與昂貴限制了燃料電池的大規(guī)模應(yīng)用。中科院大連化物所包信和院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì),創(chuàng)造性地給金屬鐵納米催化劑穿上碳納米層“鎧甲”,提高了鐵基催化劑在燃料電池中的穩(wěn)定性和抗中毒能力,為未來非貴金屬催化劑最終在燃料電池中的應(yīng)用指明了方向。包信和團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年研究,將金屬鐵納米粒子限域到具有豆莢狀結(jié)構(gòu)的碳納米管的管腔中。研究證實(shí),在這一體系中,包裹納米金屬鐵的碳層阻斷了反應(yīng)氣體與鐵納米粒子的直接接觸,從原理上避免了反應(yīng)過程中活性金屬鐵納米粒子的深度氧化,以及其他有害組分對(duì)催化劑的毒化,解決了納米金屬鐵作為燃料電池陰極催化劑的穩(wěn)定性難題。研究人員進(jìn)一步對(duì)包裹金屬鐵納米粒子的碳納米管壁進(jìn)行雜原子(如氮原子)摻雜并同時(shí)改變金屬納米粒子組分,制得了氮摻雜碳納米管限域的鐵-鈷納米合金催化新材料,并將其替代傳統(tǒng)的鉑碳催化劑應(yīng)用于燃料電池電極反應(yīng)中,在10ppm的有害成分硫存在時(shí),電池保持了優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性。這相當(dāng)于給容易“受傷”的金屬鐵納米粒子“穿”上了一副由碳納米管制成的“鎧甲”,而鐵原子的活性d電子猶如士兵的雙手一樣可以在“鎧甲”外自由活動(dòng),完成催化氧分子的還原反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)燃料電池在酸性環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行,并顯著提高了其在實(shí)際運(yùn)行中的抗中毒能力。 (文/李大慶)

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