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英国研发石墨烯基催化剂 可制成使用寿命更长的氢燃料电池

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58京牌 有一项新研究表明,以特殊方式制造的石墨烯可用于制造更耐用的汽车氢燃料电池。,英国伦敦玛丽女王大学(Queen Mary University of London)和伦敦大学学院(University College London,UCL)的研究团队通过一种特殊的可扩展技术,生产石墨烯,并将其用于研发氢燃料电池催化剂。经过实验表明,与现有的催化剂相比,此种石墨烯基催化剂更耐用,而且性能相当。

(图片来源:伦敦玛丽女王大学)

氢燃料电池在催化剂的帮助下,将氢和氧结合,以将化学能转化为电能。由于此种反应的唯一副产品是水,因而是一种高效且环保的能源。

在此类氢燃料电池中,铂是使用最广泛的催化剂,但是其成本高昂,是阻止氢燃料电池实现商业化的一个大问题。为解决该问题,商用催化剂通常是在较便宜的碳载体上裹上微小的铂纳米颗粒,不过此种材料耐用性很差,大大缩短了当前燃料电池的使用寿命。

此前的研究则表明,由于石墨烯具有耐腐蚀性、表面积大且导电性高,可能是燃料电池的理想支撑材料。不过,目前大多数实验中使用的石墨烯存在许多缺陷,意味着改善其电阻效果的预期尚未实现。

但是,此次研究人员们提出了一种技术,利用一锅合成法(one-pot synthesis),生产出包裹着铂纳米颗粒的高质量石墨烯。该工艺可以扩展,用于大规模生产,让石墨烯基催化剂在能源领域得到广泛应用。

研究人员采用了美国能源部(DOE)推荐的加速应力测试进行大量测试,证实了此种石墨烯催化剂的耐久性。加速应力测试就是故意在短时间内,让催化剂在多次循环中快速受力,让科学家无需测试采用此种催化剂运行数月或数年的燃料电池,就能评估新材料的稳定性。

采用此类测试,科学家们发现,与商用催化剂相比,在同样的测试周期内,新研发的石墨烯基催化剂的活性损失降低了约30%。

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