華盛頓州立大學的研究人員開發(fā)出一種新的方法來制造用于燃料電池的低成本單原子催化劑-這一進步可以使重要的清潔能源技術在經濟上更具可行性。

他們的工作發(fā)表在“先進能源材料”雜志上。

氫燃料電池對清潔能源經濟至關重要，因為它們的發(fā)電效率是污染內燃機的兩倍多。他們唯一的廢物是水。

然而，用于燃料電池中的化學反應的鉑基催化劑的高價格顯著阻礙了它們的商業(yè)化。

研究人員希望使用非貴金屬，如鐵或鈷，而不是罕見的鉑金。但是，與這些大量可用金屬的反應往往會在短時間后停止工作。

“具有高活性和穩(wěn)定性的低成本催化劑對于燃料電池的商業(yè)化至關重要。”施龍榮說，機械與材料工程學院(MME)博士后研究員和論文的共同第一作者。

最近，研究人員開發(fā)出了單原子催化劑，它在實驗室環(huán)境中與使用貴金屬一樣有效。研究人員已經能夠通過在納米級作為單原子催化劑使用它們來提高非貴金屬的穩(wěn)定性和活性。

在這項新工作中，由MME教授YueheLin領導的WSU研究小組使用鐵或鈷鹽和小分子氨基葡萄糖作為前體，在一個簡單的高溫過程中產生單原子催化劑。該方法可以顯著降低催化劑的成本，并且可以容易地按比例放大用于生產。

他們開發(fā)的鐵-碳催化劑比商業(yè)鉑催化劑更穩(wěn)定。它們還保持良好的活性并且沒有被污染，這通常是普通金屬的問題。

“這個過程有很多優(yōu)點，”撰寫高溫工藝的第一作者朱承洲說。“這使得大規(guī)模生產變得可行，它使我們能夠增加催化劑上活性位點的數(shù)量并提高其活性。”

Lin的小組與WSU的MME副教授ScottBeckman以及Argonne國家實驗室的AdvancedPhotonSource和Brookhaven國家實驗室的材料表征研究人員合作完成了這個項目。

“國家實驗室的先進材料表征用戶設施揭示了催化劑的單原子位點和活性部分，這導致了更好的催化劑設計，”Lin說。