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石墨烯纳米袋显著削减氢燃料电池所需铂金 |
| 功夫：2022-08-17 起源：科技日报 |
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科技日报北京8月16日电 （实习记者张佳欣）只管氢燃料是一种很有远景的化石燃料代替品 ，然而其发电依赖的催化剂重要由罕见昂贵的金属铂组成 ，这限度了氢燃料的宽泛贸易化。据16日颁发于《天然·纳米技术》杂志的论文 ，美国加州大学洛杉矶分校钻研人员汇报了一种步骤 ，使他们可能达到并超过美国能源部（DOE）设定的高催化剂机能、高不变性和低铂使用率的指标。 这项破纪录的技术使用了铂钴合金的微幼晶体 ，每个晶体都嵌在由石墨烯造成的纳米袋中。 与DOE催化剂尺度相比 ，石墨烯包裹合金产生了非凡的了局：催化活性提高75倍；功率提高65%；在燃料电池预期寿命实现时 ，催化活性提高约20%；在模拟使用6000—7000幼时后 ，功率损失降低了约35% ，初次超过了5000幼时的指标；每辆车所需的铂金险些削减了40%。 如今 ，全球铂及类似金属总供给量的一半用于化石燃料驱动的汽车的催化转换器 ，这种成分能够降低其排放物的有害性。每辆车必要2—8克铂。相比之下 ，目前的氢燃料电池技术每辆车亏损约36克铂。而钻研团队测试的最低铂负荷下 ，每辆氢动力汽车只必要6.8克铂。 那么 ，钻研人员是若何从更少的铂中获得更多能量的呢？他们将铂基催化剂分化成均匀3纳米长的颗粒。更幼的颗粒意味着更大的表表积 ，也意味着更多产生催化活性的空间。然而 ，较幼的颗粒往往会挤在一路形成较大的颗粒。 钻研团队通过在2D资料石墨烯中装载他们的催化剂颗粒来解决这一限度。与煤或铅笔芯中常见的散装碳相比 ，这种薄碳层拥有惊人的容量 ，可高效地导电和导热 ，是类似厚度的钢强度的100倍。 他们的铂钴合金被还原成颗粒。在集成到燃料电池之前 ，这些颗粒被石墨烯纳米袋包抄 ，纳米袋还充任了一种预防颗粒迁徙的锚 ，这正是商用车所需的耐久性水平所必须的。与此同时 ，石墨烯允许在每个催化剂纳米颗粒周围留出约1纳米的微幼间隙 ，这意味着可能会产生关键的电化学反映。 |
