德美研发出氢燃料电池新型催化剂
仪器校准 · 2012-09-29 17:29 · 54039 次点击
仪器信息网提示:德美研发出氢燃料电池新型催化剂德国柏林工业大学4月27日发表公报说,该校研究人员与美国科学家共同研发出一种新型铂合金,以
德美研发出氢燃料电池新型催化剂
德国柏林工业大学4月27日发表公报说,该校研究人员与美国科学家共同研发出一种新型铂合金,以它作为催化剂可将氢燃料电池的成本降低80%。相关论文发《自然—化学》(NatureChemistry)。
公报说,氢燃料电池产生电流的同时只生成水,非常环保,但由于其产生电流的化学过程必须使用大量贵金属作为催化剂,因此氢燃料电池造价一直很高。
铂是作为催化剂的贵金属中最常见的一种。研究人员首先将铂与铜混合,然后再从铂铜合金中分离出部分铜,由此得到直径仅为几纳米的球状铂铜合金。这种球状铂铜合金的特点是,内部是较廉价的铜,铂原子主要分布在合金表面,这极大减少了铂的使用量。同时,由于合金表面铂原子的排列密度比普通铂要紧密得多,这种新型催化剂的催化效果较好。研究人员估计,使用这种催化剂的氢燃料电池可将成本降低80%。
研究人员将进一步研究铂与其他非贵金属的结合效果,以期找到性能更加优秀的催化剂
新设计原理有助寻找高效催化剂
目前的燃料电池和金属—空气电池均使用昂贵的金属如铂和钯,为降低这种绿色能源设备的成本,需寻找用于这两种电池的更高效、更廉价的催化剂。现在,研究人员提出了新设计原理,可指导这种更高效催化剂的寻找,新成果发表在日前在线出版的《自然—化学》期刊上。
YangShao-Horn,HubertGasteiger和同事研究了一种名为钙钛矿(perovskites)的氧化合物,发现含有锰和镍的化合物有更好的催化性能。利用一种分子轨道方法,他们发现两种因素决定了催化剂的性能:一、在特定轨道中的电子数;二、金属和氧原子之间的连接程度。在这两条规则的指导下,研究人员就能从划算的材料中寻找最好的催化剂,条件是它们的电子数和连接程度刚好“合适”。(来源:科学时报王丹红/编译)