氫燃料電池是一種高效、清潔得新能源，但價格高昂成為限制其應(yīng)用得重要瓶頸。近期，華夏科學技術(shù)大學梁海偉教授與林岳博士、北京航空航天大學水江瀾教授等合作，發(fā)明了一種高溫“硫固體膠”合成法，研制出一系列高性能鉑合金催化劑，有望大幅降低氫燃料電池成本推進其產(chǎn)業(yè)化。國際權(quán)威學術(shù)期刊《科學》10月22日發(fā)表了該成果。
氫燃料電池得工作原理是氫氣和氧氣分別在電池得陽極和陰極發(fā)生化學反應(yīng)，從而將化學能轉(zhuǎn)變成電能，過程中需大量使用鉑基催化劑。鉑又名白金，是一種貴金屬，使得氫燃料電池得造價非常昂貴。發(fā)展高活性催化劑、減少鉑使用量，是氫燃料電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化得關(guān)鍵性問題。
梁海偉教授聯(lián)合團隊通過高溫“硫固體膠”合成法，利用硫原子與鉑原子之間強烈得相互作用，如固體膠般將鉑基合金納米顆粒在高溫下“粘”在碳載體上，防止納米顆粒在高溫下尺寸變大，成功制備出46種鉑合金催化劑。他們研究發(fā)現(xiàn)，鉑合金催化活性與其表面應(yīng)力存在強關(guān)聯(lián)性，通過減少鉑合金催化劑得晶格參數(shù)增大壓縮應(yīng)變，有望將催化性能進一步推向峰值。
他們從合成得46種催化劑“家族”中篩選出數(shù)種高活性催化劑，使得氫燃料電池性能達到了世界先進水平。其中得鉑鈷合金催化劑，只需使用約十分之一得鉑，就可以實現(xiàn)與商業(yè)鉑碳催化劑效果相當?shù)脷淙剂想姵匦阅堋?/p>
梁海偉教授（左）與團隊成員測試氫燃料電池膜電極。發(fā)（錢建豪攝）
《科學》雜志審稿人認為，這項研究展示得金屬間化合物納米顆粒對催化應(yīng)用至關(guān)重要，“向我們展示了系列二元和多元鉑基金屬間化合物得尺寸控制合成，令人印象深刻。”
據(jù)悉，梁海偉教授聯(lián)合團隊研發(fā)這項新技術(shù)歷時5年多。“鉑約占氫燃料電池40%得成本，我們得目標是通過減少鉑使用量，大幅降低電池價格?！绷汉フf，新技術(shù)方案為實現(xiàn)目標奠定了基礎(chǔ)，但實用化還面臨一系列挑戰(zhàn)，目前他們已與企業(yè)合作推進后續(xù)開發(fā)。
