华盛顿州立大学的研究人员开发出一种新的方法来制造用于燃料电池的低成本单原子催化剂 - 这一进步可以使重要的清洁能源技术在经济上更具可行性。
他们的工作发表在Advanced Energy Materials期刊上。
氢燃料电池对清洁能源经济至关重要，因为它们的发电效率是污染内燃机的两倍多。他们唯一的废物是水。
然而，用于燃料电池中的化学反应的铂基催化剂的高价格显着阻碍了它们的商业化。
研究人员希望使用非贵金属，如铁或钴，而不是罕见的铂金。但是，这些大量可用金属的反应往往会在短时间内停止工作。
“具有高活性和稳定性的低成本催化剂对于燃料电池的商业化至关重要。” 施龙荣说，机械与材料工程学院(MME)博士后研究员和论文的共同第一作者。
最近，研究人员开发出了单原子催化剂，它在实验室环境中与使用贵金属一样有效。研究人员已经能够通过在纳米级作为单原子催化剂使用它们来提高非贵金属的稳定性和活性。
在这项新工作中，由MME教授Yuehe Lin领导的WSU研究小组在一个简单的高温过程中使用铁或钴盐和小分子氨基葡萄糖作为前体来制造单原子催化剂。该方法可以显着降低催化剂的成本，并且可以容易地按比例放大用于生产。
他们开发的铁 - 碳催化剂比商业铂催化剂更稳定。它们还保持良好的活性并且没有被污染，这通常是普通金属的问题。
“这个过程有很多优点，”撰写高温工艺的第一作者朱承洲说。“这使得大规模生产变得可行，它使我们能够增加催化剂上活性位点的数量并提高其活性。”
Lin的团队与WSU的MME副教授Scott Beckman以及Argonne国家实验室的Advanced Photon Source和Brookhaven国家实验室的材料表征研究人员合作完成了该项目。
“国家实验室的先进材料表征用户设施揭示了催化剂的单原子位点和活性部分，从而使催化剂的设计更好，”Lin说。