用于高温燃料电池的高性能单原子催化剂

与需要充电的二次电池不同，燃料电池是一种生态友好型的发电系统，可以通过使用氢作为燃料和氧作为氧化剂的电化学反应直接发电。燃料电池的类型多种多样，其工作温度和电解质材料不同。使用陶瓷电解质的固体氧化物燃料电池(SOFC)受到越来越多的关注。由于它们在700摄氏度左右的高温下运行，因此它们在燃料电池类型中提供最高的效率，并且还可以用于通过蒸汽分解产生氢气。为了将该技术商业化，必须进一步提高电池性能，并且高度期待新型高温催化剂材料。

铂(Pt)基催化剂在燃料电池电极反应中表现出出色的性能。单原子铂催化剂由于其独特的功能性而备受关注。但是，在高温下，Pt原子不稳定且容易团聚。因此，Pt单原子催化剂仅用于低温燃料电池，例如用于氢电动汽车的聚合物电解质膜燃料电池。

一个研究小组现已开发出一种催化剂，该催化剂仅需少量的铂即可显着提高性能，并且可以在高温下稳定运行。能源材料研究中心的Kyung-Joong Yoon博士和研究员Ji-Su Su与汉阳大学的Yun Yun Lee教授一起开发了可用于SOFC的单原子Pt催化剂。

在他们的研究中，即使在高温下，整个铂原子也均匀地分布并单独运行而不会发生团聚。实验表明，它将电极反应速率提高了10倍以上。即使在高达700摄氏度的高温下，它也可以运行500多个小时，并将发电和制氢性能提高三到四倍。预计将加速下一代环保燃料电池固体氧化物燃料电池(SOFC)的商业化。

KIST-汉阳大学的研究团队通过结合铂原子和氧化铈(Ce)纳米粒子制成了单原子催化剂。每个铂原子分别分散在二氧化铈纳米颗粒的表面上，并且即使在高温下，强键也可以长时间保持原子的分散状态，这使得所有铂原子都可以参与反应。进而，这使得可以显着提高电极反应的速率，同时使铂的使用量最小化。

为了制造，将包含铂和铈离子的溶液注入到SOFC的电极中，并且在燃料电池在高温下工作的同时合成催化剂。由于无需任何特殊设备即可轻松进行电极注入，因此新开发的催化剂可轻松应用于现有的燃料电池制造工艺。

KIST的Kyung-Joong Yoon博士说：“这项研究中开发的催化剂可以通过简单，低成本的方法应用于各种固体氧化物燃料电池和高温电化学装置，因此有望基于单原子催化剂即使在700摄氏度或更高的温度下仍能稳定运行的事实，加速了下一代环保型发电和能量存储设备的开发，其应用领域将得到极大扩展，包括高温热化学反应和高温电化学反应。”

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！