铂是下一代氢燃料电池中实现核心化学反应的关键催化剂

电动悟空摘录 铂是下一代氢燃料电池中实现核心化学反应的关键催化剂。然而，这种贵金属的高成本阻碍了相关技术的发展。据外国媒体报道，中国研究人员设计了一种纳米铂钴合金催化剂，可以大大减少铂的使用，实现相同甚至更好的性能。

(图片来源:sciencedirect）

氢燃料电池在向清洁能源转电气化的领域，特别是在向清洁能源转型的过程中。但最常用的碱性燃料电池体积大，应用范围有限。质子交换膜燃料电池作为下一代燃料电池（PEMFC）要紧凑得多。然而，质子交换膜燃料电池的关键反应(氧还原反应，或ORR）以昂贵的金属铂为主要催化剂。根据美国能源部的数据，铂族金属催化剂目前占燃料电池总成本的40%以上。

为了推广燃料电池技术，必须减少铂或使用其他替代催化剂材料，而不影响性能。大量的研究集中在后一种方法上。研究人员特别关注铂和钴的合金化，以减少实现相同结果所需的铂。由于各种铂钴合金具有较高的活性表面积，即催化剂分子发生相关化学反应的空间。然而，为了实现最佳的微调合金化程度ORR性能仍然是一个巨大的挑战。

因此，北京化工大学对中国教授和其他研究人员使用二甲胺硼烷（DMAB）铂-钴-碳前体化学反应中为另一种物质提供电子物质），合成铂钴碳前体（目标化合物可通过进一步反应获得，这里是铂钴合金）。将前驱体在氢气和氩气环境中加热到高温，形成纳米颗粒形式的铂钴合金，每三个铂原子对应一个钴原子。

这种独特的铂钴合金电子结构使燃料电池电极的膜表面具有较高的活性。从而提高了燃料电池的性能，实现了良好的稳定性。燃料电池循环1万次后，只有轻微的性能退化。对单个燃料电池的进一步测试表明，该方法大大超过了美国能源部的要求。

研究人员希望将来能完全取代铂催化剂。使用非贵金属催化剂来维持或提高电池的性能和长期稳定性。