1月21日，記者從廈門大學(xué)了解到，該校能源學(xué)院卜令正副教授、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)成果發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上。
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(shì)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是燃料電池技術(shù)中的有力競(jìng)爭(zhēng)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仍然是一個(gè)艱巨而緊迫的挑戰(zhàn)。
該研究通過摻雜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)甲酸根離子中間體的吸附能力，并抑制一氧化碳中間體的形成，從而促進(jìn)甲酸氧化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程。
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