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廈門大學(xué)在直接甲酸燃料電池催化劑研究中取得突破進(jìn)展
2025年01月27日 10:10:00
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：3849
廈門大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)通過摻雜16種稀土元素，成功制備出一系列具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鉑碲基海參狀納米催化劑，并實(shí)現(xiàn)了其高效甲酸電催化應(yīng)用。
近日，廈門大學(xué)能源學(xué)院的卜令正副教授、鄭志鋒教授團(tuán)隊(duì)在直接甲酸燃料電池催化劑研究中取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以 “Efficient direct formic acid electrocatalysis enabled by rare earth-doped platinum-tellurium heterostructures” 為題發(fā)表在國際頂級(jí)期刊Nature Communications上。該研究不僅為提升燃料電池性能提供了新的可能，也標(biāo)志著我國在可再生能源技術(shù)領(lǐng)域的又邁出了重要一步。
燃料電池作為一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是未來能源轉(zhuǎn)換的重要技術(shù)之一。直接甲酸燃料電池因其安全性高、功率密度適中、能量效率高以及高電動(dòng)勢等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是燃料電池技術(shù)中的有力競爭者。然而，其性能提升在很大程度上依賴于高效的催化劑，開發(fā)高性能的鉑基納米材料是一個(gè)具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。
針對(duì)這一難題，科研團(tuán)隊(duì)通過摻雜16種稀土元素，成功制備出一系列具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鉑碲基海參狀納米催化劑，并實(shí)現(xiàn)了其高效甲酸電催化應(yīng)用。其中，釔元素?fù)诫s的鉑碲催化劑在甲酸氧化反應(yīng)中表現(xiàn)最佳，其質(zhì)量活性和面積活性分別比商業(yè)鉑碳催化劑高出49.2倍和25.7倍。同時(shí)，該催化劑在直接甲酸燃料電池膜電極中的歸一化功率密度達(dá)到了485.9 W gPt−1，是商業(yè)鉑碳催化劑的3倍。
此外，研究人員還利用密度泛函理論計(jì)算進(jìn)一步揭示了稀土元素?fù)诫s對(duì)催化劑性能提升的機(jī)制。結(jié)果顯示，釔摻雜能夠增強(qiáng)HCOO*中間體的吸附能力，并抑制CO中間體的形成，從而促進(jìn)甲酸氧化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程。
直接甲酸燃料電池催化劑的技術(shù)突破，不僅彰顯了我國在新能源材料研究領(lǐng)域的實(shí)力，更為全球清潔能源技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。未來，隨著這些創(chuàng)新催化劑的進(jìn)一步優(yōu)化與應(yīng)用，更加環(huán)保、高效的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)有望加速走向現(xiàn)實(shí)，為實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。
素材來源：廈門大學(xué)能源學(xué)院
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