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提升燃料電池電催化性能的新思路 納米線和納米管

發(fā)布時間:2016/12/23 點擊量:

世界經濟現(xiàn)代化得益于化石能源。然而,這一經濟載體在21世紀將迅速枯竭,且化石能源對環(huán)境影響顯著。解決能源與環(huán)境問題最主要方法是大力發(fā)展可再生能源。鋰離子電池由于其優(yōu)良性能,在電子工業(yè)和電子產品中得到廣泛應用。

 

我國一直是世界上電池制造大國,目前電池產量和出口量都位居世界第一。鋰離子電池同時也面臨能量密度低、安全性差等固有問題。鋰離子電池的飛速發(fā)展必然會導致鋰資源的緊缺,從而影響其儲能價格和大規(guī)模持續(xù)供給。 

 

燃料電池是將化學能直接轉化為電能裝置,因其能量轉化效率高、污染小、可靠性高等優(yōu)點,受到研究者廣泛的關注。燃料電池陰極氧電還原反應(ORR)和小分子有機物的電氧化反應進行緩慢,急切需要發(fā)展高效電催化劑。  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

相比于納米顆粒,納米線和納米管狀催化劑,由于其各向異性、獨特的結構以及表面性質,顯示出獨特的優(yōu)勢。納米線和納米管不易發(fā)生Ostwald熟化和團聚,能顯著提高電催化穩(wěn)定性。

 

近期,北京大學郭少軍教授課題組總結了近期關于一維Pt基、Pd基和非金屬材料提升燃料電池電催化性能。內容包括新的合成方法制備不同種類的一維催化劑;對甲醇電氧化反應、乙醇電氧化反應機理等進行了分析;更多(111)晶面和更高鉑利用率(如鉑合金納米線)的鉑基納米線,可以提高燃料電池陰極氧催化還原反應活性和穩(wěn)定性;優(yōu)化不同直徑、形狀和結構的鉑基多金屬核殼納米線,可以增強催化劑的活性和穩(wěn)定性等。論文通過對一維鉑基和非鉑基納米晶催化劑相關研究的分析,為燃料電池發(fā)展提供了新的思路。

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