青岛能源所成功制备石墨炔基高效燃料电池阴极催化剂


来源:中国科学院网站

[导读]  面临环境和能源方面的种种问题,新能源汽车产业获得了蓬勃发展。电动汽车有别于传统汽车的重要组件是其电池系统。

中国粉体网讯  面临环境和能源方面的种种问题,新能源汽车产业获得了蓬勃发展。电动汽车有别于传统汽车的重要组件是其电池系统。其中,燃料电池采用氢气作为原料,产物为水,是一种污染少、能量转化效率高的理想电池系统。然而,面临大规模商业化,燃料电池在成本方面还具有较大的阻力,其主要表现在电池阴极需要大量的贵金属铂基催化剂。铂基材料价格昂贵,储量有限,大大阻碍了燃料电池的可持续性、大规模应用。因此,迫切需要制备一种性能优异、价格低廉、储量丰富的新型阴极催化剂以替代铂基催化剂。


针对以上问题,在中国科学院院士李玉良的指导下,中科院青岛生物能源与过程研究所研究员黄长水带领碳基材料与能源应用研究组设计了一种苯环中部分碳原子与氢相连的新型石墨炔基碳材料(HsGDY)催化剂。该材料的设计和实现是在研究组前期成功合成与应用大量石墨炔基材料的基础上完成的。相关成果已发表于国际期刊《自然-通讯》(Nature Communications,2018, 9, 3376),并被选为Highlight工作。


得益于HsGDY的独特结构,在对其进行后处理过程中,碳基材料与能源应用研究组准确控制了氮的掺入类型,选择性掺入对燃料电池阴极电催化最有效的吡啶氮原子,从而实现了优异的催化性能。同时,HsGDY具有六边形的大孔,其分子孔径达1.63 nm,有利于催化反应过程中反应物和产物的传质。通过电化学测试发现,吡啶氮掺杂的HsGDY在碱性条件下表现出了优于商业碳载铂催化剂的超高活性。其在0.85 V电位下的电流密度为商业碳载铂催化剂的1.6倍,同时具有比碳载铂更好的稳定性和抗甲醇中毒能力。吡啶氮掺杂的HsGDY作为新型燃料电池阴极催化剂替代传统铂基催化剂,展现了巨大的潜力。这种通过碳材料结构设计,实现异原子的准确掺杂的方法,也为制备其他掺杂型纳米材料提供了新的思路。 


该研究得到国家自然科学基金、中科院前沿重点项目、山东省自然科学基金的支持。(中国粉体网编辑整理/胡一) 


推荐3
相关新闻:
网友评论:
0条评论/0人参与 网友评论

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:中国粉体网"的所有作品,版权均属于中国粉体网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:中国粉体网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

粉体大数据研究
  • 即时排行
  • 周排行
  • 月度排行
图片新闻