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长春应化所等直接甲酸燃料电池阳极电催化剂研究获进展

2014-09-22 15:06 长春应化所 中国科学院长春应用化学研究所 阅读 0
核心摘要: 长春应化所与瑞士团队合作,成功设计并制备了直接甲酸燃料电池(DFAFC)高效阳极非铂催化剂。通过向碳黑中掺杂磷化镍获得复合载体,负载钯后得到的催化剂在活性、寿命和抗中毒能力上均优于商业催化剂,功率密度高达550 mW/cm²,为文献报道最高。该成果发表于Angew. Chem. Int. Ed,并已进入批量生产阶段。

直接甲酸燃料电池(DFAFC)因其制作程序简单、比能量和比功率高,被视为新一代移动和便携式电源的理想选择。该技术通过将储存于甲酸和氧气中的化学能直接转换为电能,具有高效、清洁的特点。然而,DFAFC的稳定性和耐久性仍显不足,贵金属负载量高且利用率低,尚未达到商业化技术要求。因此,开发高活性、高稳定性的阳极电催化剂成为当前研究的核心。

近日,在国家自然科学基金委、科技部和中科院等支持下,中国科学院长春应用化学研究所邢巍研究员课题组与瑞士巴黎高等洛桑联邦理工学院胡喜乐教授团队合作,成功设计并制备了DFAFC高效阳极非铂催化剂。该团队通过向普通碳黑中掺杂磷化镍(Ni₂P)获得一种简单廉价的复合载体,然后将钯负载在该载体上,得到直接甲酸燃料电池用阳极电催化剂。该类催化剂在酸性环境中的活性、寿命、抗中毒能力及长效工作稳定性方面均优于商业催化剂和其他已报道的催化剂。其中,利用Pd-Ni₂P/C作为DFAFC催化剂时,其功率密度高达550 mW/cm²,较商业性能提高2.5倍,是目前文献报道的DFAFC最高性能。相关研究成果发表于《Angew. Chem. Int. Ed》2014年第53卷第122-126页,并被选为“hot paper”和“frontispiece”。目前,相关催化剂的批量生产正在进行中。

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