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新型催化剂助力燃料电池性能大幅提升
2024年10月21日 14:30:15
来源：化工仪器网 点击量：5681
近日，昆明理工大学化学工程学院与香港科技大学合作，通过创新制备非贵金属单原子催化剂，有效提升了燃料电池的氧还原反应活性，意味着在燃料电池催化剂领域取得了重要突破。
【化工仪器网 项目成果】 近年来，随着清洁能源技术的不断发展，燃料电池作为一种高效、环保的能源转换装置，受到了广泛的关注和研究。然而，燃料电池的性能提升和成本控制一直是制约其大规模应用的关键因素。近日，昆明理工大学化学工程学院与香港科技大学合作，通过创新制备非贵金属单原子催化剂，有效提升了燃料电池的氧还原反应活性，意味着在燃料电池催化剂领域取得了重要突破。相关成果近日发表在国际期刊《德国应用化学》上。
他们利用氧化锌辅助策略，成功制备了氯化血红素修饰的沸石咪唑型金属有机框架薄膜，并通过进一步热解得到了中空管状铁-氮-碳材料。这种材料的管壁布满有层次的介孔和微孔，铁-氮活性位点被巧妙地锚定在这些纳米孔内部，形成了弯曲应力，从而显著提高了催化活性。
实验结果显示，这种铁-氮-碳材料在氧还原反应中表现出色，在碱性条件下半波电位高达0.925伏，在酸性介质中也能达到0.825伏。当这种材料作为阴极催化剂应用于质子交换膜燃料电池和锌空气电池时，电池功率密度同样表现出极高的水平，远高于传统铁-氮-碳材料的水平。
此外，研究团队还通过原位变温高能X射线衍射和相关理论计算，深入揭示了催化剂的合成机制及其电催化氧还原反应的机理，为能源器件中高性能催化剂的设计、制备及其催化机制的研究提供了新的思路。
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