华理质子交换膜燃料电池阴极催化剂研究获重要进展

来源: news.ecust.edu.cn

    近日，华理机动学院王健农教授课题组在质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极催化剂方面取得重要进展。其相关成果以“Fine-grained and fully ordered intermetallic PtFe catalysts with largely enhanced catalytic activity and durability”为题发表在能源和环境领域国际著名期刊Energy & Environmental Science上 (SCI影响因子25.4)。

    可持续发展是全球能源的发展趋势，PEMFC技术因为其高能量密度、零污染物排放和高效的能量转换效率，被认为是一种很有潜力的可持续发展能源器件。在该燃料电池系统中，Pt电催化剂是决定电化学反应的关键材料，但其存在催化活性和稳定性不足、价格昂贵等问题。因此，开发价格低廉、高活性和高稳定性的电催化剂显得尤为重要。

图例：(a)   PtFe@C结构演变模型图，(b) PtFe有序结构原子像， (c) 不同催化剂质量比活性对比

    针对上述问题，王健农教授课题组创新性地利用高温催化裂解制备出碳纳米笼作为催化剂载体，并用湿化学方法在载体上面沉积Pt纳米颗粒，再通过后续热处理得到结构有序的PtFe金属间化合物催化剂。同时，所形成的PtFe纳米颗粒在经过热处理之后被很薄的碳层所包裹。实验结果表明，在催化氧还原反应方面，课题组制备的催化剂面积比活性和质量比活性要比商用的Pt/C催化剂高8-10倍。而耐久性老化试验表明，在高电位区间数千循环之后，催化剂的活性变化很小。这对于减少Pt的用量以及质子交换膜燃料电池的应用具有重要意义。