中國科大：新型催化劑有望降低電動汽車電池價格新安晚報安徽網(wǎng)大皖客戶端訊記者從中國科大獲悉，近日，該校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心曾杰教授課題組與湖南大學(xué)黃宏文教授合作，研制出一種兼具優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性的質(zhì)子交換膜燃料電池陰極催化劑，有望大幅降低未來電動汽車最理想電池的價格。

質(zhì)子交換膜燃料電池具有零排放、能量效率高、功率可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，是未來電動汽車中最理想的驅(qū)動電源，具有廣闊的市場前景。不過，質(zhì)子交換膜燃料電池的陰極端氧還原反應(yīng)動力學(xué)十分緩慢，需要使用大量貴金屬鉑納米催化劑作為電極催化劑，來維持電池高效運(yùn)轉(zhuǎn)。這使得質(zhì)子交換膜燃料電池的成本十分高昂，限制其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。因此，減少質(zhì)子交換膜燃料電池中貴金屬鉑的用量，具有重要意義。

在鉑基催化劑中，提高鉑基催化劑在氧還原反應(yīng)中的質(zhì)量活性以及催化穩(wěn)定性，是降低貴金屬鉑用量的途徑。目前，許多已報道的鉑基催化劑擁有卓越的質(zhì)量活性，但其中絕大部分催化劑的穩(wěn)定性不夠。這是由于高質(zhì)量活性所依賴的結(jié)構(gòu)，在熱力學(xué)不能夠穩(wěn)定存在。研制兼具高質(zhì)量活性和優(yōu)良的穩(wěn)定性的鉑基催化劑極具挑戰(zhàn)性。

面對這一難題，該項(xiàng)目研究人員通過精細(xì)調(diào)控鉑基催化劑的維度、尺寸、組分，研制出超細(xì)的鉑鎳銠三元金屬納米線催化劑。由于該納米線的直徑僅有一納米，其表面鉑原子占整體鉑原子比率高于50%，展現(xiàn)了超高的原子利用率，為較高的催化質(zhì)量活性提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

氧還原催化測試表明，碳負(fù)載的超細(xì)鉑鎳銠三元金屬納米線催化劑的質(zhì)量活性，是目前商用鉑碳納米催化劑的15.2倍。同時，這種催化劑在氧氣氣氛下循環(huán)使用10000次后，只有12.8%的質(zhì)量活性性能損失。而目前商用的碳負(fù)載型的鉑納米催化劑在氧氣氣氛下循環(huán)使用10000次后，質(zhì)量活性性能損失達(dá)到73.7%。

曾杰表示，相較于目前商業(yè)鉑碳納米催化劑，碳負(fù)載的超細(xì)鉑鎳銠三元金屬納米線催化劑在質(zhì)量活性和催化穩(wěn)定性方面都有顯著的提高，展現(xiàn)出很好的應(yīng)用潛力。