蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，康奈爾大學（Cornell University）的研究人員發(fā)現(xiàn)，氮摻雜、碳涂層的鎳陽極可以催化氫燃料電池中的基本反應，其成本遠低于目前使用的貴金屬。該發(fā)現(xiàn)將可以加速擴展氫燃料電池的應用，如汽車等使用高效清潔能源的領域。

圖片來源：期刊Proceedings of the National Academy of Sciences

這是Héctor D. Abru?a實驗室在尋找堿性燃料電池的活性、廉價、耐用的催化劑時的一系列發(fā)現(xiàn)之一。藝術與科學學院化學與化學生物學系Emile M. Chamot教授Abru?a表示：“這一發(fā)現(xiàn)在使用高效、清潔的氫燃料電池代替化石燃料方面取得了進展。”

目前氫燃料電池需要昂貴的貴金屬，如鉑，以有效地催化進行發(fā)電反應。盡管堿性聚合物電解質膜燃料電池（APEMFC）能夠使用非貴金屬電催化劑，但它們?nèi)狈μ娲F金屬基系統(tǒng)所需的性能和耐用性。

燃料電池通過氫氧化反應（HOR）和氧還原反應（OOR）發(fā)電。Abru?a稱鉑金是這兩種反應的模型催化劑，因為它能夠有效催化，并且在PEM燃料電池的酸性環(huán)境中很耐用。

研究人員稱最近用非貴金屬HOR電催化劑進行的實驗旨在克服兩個主要挑戰(zhàn)：氫結合能過強導致本征活性低，以及金屬氧化物形成快速鈍化導致耐久性差。

為了克服上述問題，研究人員設計出一種鎳基電催化劑，其外殼大小為2納米，由氮摻雜碳制成。研究的氫燃料電池有一個陽極（氫被氧化）催化劑，該催化劑由一個被碳殼包圍的實心鎳核組成。當與鈷錳陰極（氧氣被還原）配對時，所得到的完全不含貴金屬的氫燃料電池每平方厘米輸出超過200毫瓦。

Abru?a說，鎳電極表面上氧化鎳物質顯著減慢了氫氧化反應。該氮摻雜碳涂層用作保護層并增強HOR動力學，使反應更快、更有效。

此外，鎳電極上石墨烯涂層防止形成氧化鎳，從而大大提高了電極的壽命。這些電極對一氧化碳的耐受性也更強，而一氧化碳會迅速毒化鉑。Abru?a表示：“這種新型陽極的使用將大大降低價格，使堿性燃料電池能夠在廣泛的領域得到應用。”

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