青島科大姜魯華團隊在燃料電池非貴金屬催化劑方面取得新進展

氫-氧燃料電池比能量高、環境友好,作為零碳排放的發電裝置在動力電源和固定電站應用前景廣闊。近年來發展的陰離子交換膜燃料電池(AEMFCs),得益於其鹼性工作環境,為非鉑電催化劑的實際應用提供了可能,燃料電池的成本有望大幅降低。然而,相比酸性電解質,鹼性電解質中氫氧化反應(HOR)動力學要慢2-3個數量級。因此,開發鹼性電解質中高效、穩定的HOR電催化劑至關重要。

青島科大姜魯華團隊在燃料電池非貴金屬催化劑方面取得新進展

近期,青島科技大學材料學院泰山學者姜魯華團隊聯合中科院大連化物所和美國愛荷華州立大學的理論科學家,在Ni基HOR催化劑的研究方面取得進展,相關成果以“Ultrafine nickel nanoparticles encapsulated in N-doped carbon promoting hydrogen oxidation reaction in alkaline media”為題,發表在國際催化頂級期刊ACS Catalysis上(影響因子12。350)。該工作以青島科技大學為第一單位,材料學院姜魯華教授、劉靜副教授以及大連化物所肖建平研究員為共同通訊作者,材料學院2019級碩士研究生王傑和大連化物所董雪博士為共同第一作者。

青島科大姜魯華團隊在燃料電池非貴金屬催化劑方面取得新進展

在該工作中,研究人員首次巧妙地構築了超薄多孔氮雜碳層包覆的超細Ni奈米粒子(3nm),並透過調控碳層厚度(1-3層)實現對金屬Ni表面電子結構的調控,Ni的d帶中心下移,從而削弱金屬Ni對HOR中間物種H*和OH*的吸附能,降低HOR能壘;另一方面超薄碳層還起到了穩定Ni奈米粒子的作用;此外,高比表面超細Ni奈米粒子為HOR反應提供了充足的活性位點。基於以上優勢,該催化劑在半電池和AEMFC全電池中均展現出優異的效能和穩定性。該項工作為設計高效穩定的非貴金屬燃料電池催化劑提供了新的策略。

該項研究獲得國家自然科學基金、山東省重點研發計劃、山東省泰山學者計劃和遼寧省振興人才計劃等專案的資助。

全文連結:

https://pubs。acs。org/doi/10。1021/acscatal。1c01284

點亮再看,讓更多的朋友看到,歡迎點贊、分享!

“在看“一下嘛。。。

頂部