华盛顿州立大学的研究人员开发了一种制造燃料电池低成本单原子催化剂的新方法——这一进展可以使重要的清洁能源技术在经济上更加可行。
他们的工作发表在《高级能源材料》杂志上。氢燃料电池对清洁能源经济至关重要，因为它们的发电效率是污染型内燃机的两倍以上。他们唯一的浪费是水。
然而，用于燃料电池中化学反应的铂基催化剂的高价格极大地阻碍了它们的商业化。研究人员希望用铁或钴等非贵金属代替稀有的铂。然而，与这些大量可用金属的反应通常会在短时间后停止。
"具有高活性和稳定性的低成本催化剂对于燃料电池的商业化非常重要."机械材料工程学院(MME)博士后研究员、该论文的共同第一作者施玉荣说。
最近，研究人员开发了单原子催化剂，这种催化剂与在实验室环境中使用贵金属一样有效。研究人员已经能够通过将非贵金属用作纳米水平的单原子催化剂来提高它们的稳定性和活性。
在这项新的工作中，由MME教授岳恩林领导的WSU研究团队使用铁或钴盐和小分子氨基葡萄糖作为前体，在简单的高温过程中生产单原子催化剂。该方法可以显著降低催化剂的成本，并且可以容易地扩大生产规模。
他们开发的铁碳催化剂比商业铂催化剂更稳定。它们还保持良好的活性，不会被污染，这通常是普通金属的问题。
“这种工艺有很多优点，”高温技术的第一作者朱成洲说。“这使得大规模生产变得可行，它使我们能够增加催化剂上的活性位点数量并提高其活性。”
林团队与MME副教授、阿尔贡国家实验室先进光子源、布鲁克海文国家实验室材料表征研究人员合作完成了本项目。
“国家实验室先进的材料表征用户设施揭示了催化剂的单原子位点和活性部分，这导致了更好的催化剂设计，”林说。
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