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URC与斯坦福研发新催化剂材料 可用于PEM燃料电池

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据外媒报道,美国加州大学河滨分校(University of California, Riverside,UCR)的研究人员与斯坦福大学的同事们将一维多孔掺氮石墨化碳纤维(1D porous nitrogen-doped graphitic carbon fibers)嵌入到氧化还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)活性催化剂组分中(M/MOx,即:金属或金属氧化物纳米颗粒物),从而生产出价格低廉、能效高、经久耐用的质子交换膜燃料电池(PEM fuel cells)。

研究团队在期刊Small中谈及了多孔掺氮石墨化碳纤维中的金属/金属氧化物,特别是Co3O4物质,其具有超强的稳定性及触媒甲醇容忍性(methanol tolerance)。

该研究的牵头人为美国加州大学河滨分校伯恩斯工程学院(Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering)能源创新专业Winston Chung讲席教授David Kisailus牵头,研究人员利用静电纺丝聚丙烯腈(electrospinning polyacrylonitrile)纤维形成一维纳米结构。

该类纤维还含有过渡金属(钴、镍、铁)盐类物质,可在还原气氛(reducing atmosphere)下完成退火处理(annealing),旨在提升纳米金属颗粒物/纳米簇的屈服强度,在接近800摄氏度的环境下对周边聚合物矩阵的石墨化(graphitization)起到催化作用。

随后,还会进行退火处理,使金属纳米颗粒物氧化,从而产生内部连通的石墨—金属氧化物架构,该架构的孔道大、活性部位(催化部位,active sites)数量多,且比表面积较高(specific surface area)。

Kisailus与其团队正与斯坦福大学合作,经试验证实,该款新材料的表现可媲美业内标准材料——铂-碳体系,而其成本则相对较低。

Kisailus表示,该款纳米复合物催化材料得益于其石墨纤维材质本身,可提供额外的强度及耐用性,从而将其作为燃料电池催化剂来使用,未来还能被用作结构件。(本文图片选自greencarcongress.com)

作者:李文龙

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