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铂金太贵?铁代替铂!廉价的氢燃料电池成为更好的绿色能源选择

2022-05-05 10:30:51 来源:新能源网
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简介:最近英国伦敦帝国理工学院研究人员开发出一种氢燃料电池,使用铁元素代替稀有而昂贵的铂,降低了氢燃料电池的成本,该技术让氢燃料广泛部署成为可能。

最近英国伦敦帝国理工学院研究人员开发出一种氢燃料电池,使用铁元素代替稀有而昂贵的铂,降低了氢燃料电池(2022全国新能源材料产学研合作线上报告会的成本,该技术让氢燃料广泛部署成为可能。

氢燃料电池将氢转化为电力,而唯一的副产品是水蒸气,这使它们成为一种有吸引力的绿色便携电力替代品,特别是用于汽车领域。然而,它们的广泛使用受到了一种主要材料成本的阻碍。为了促进产生电能的反应,燃料电池依靠一种由铂制成的催化剂,而铂是昂贵而稀缺的。

现在,研究团队只使用铁、碳和氮——这些廉价且容易获得的材料——创造了一种催化剂,并表明它可以用于在高功率下运行燃料电池。
研究人员说:“目前,用于催化剂的铂约占单个燃料电池成本的60%。为了让燃料电池成为化石燃料驱动汽车的真正可行替代品,我们需要降低成本。我们更便宜的催化剂设计应该会让这成为现实,并允许部署更多使用氢作为燃料的可再生能源系统,最终减少温室气体排放,让世界走上净零排放的道路。”
该团队的创新是制造一种催化剂,其中所有的铁都以单个原子的形式分散在一个导电的碳基体中。单原子铁的化学性质与大块铁不同,大块铁的所有原子都聚集在一起,而分散的单原子铁使其更容易发生反应。

这些特性意味着铁可以促进燃料电池(2022全国新能源材料产学研合作线上报告会所需的反应,成为铂的良好替代品。在实验室测试中,该团队表明,单原子铁催化剂的性能接近于燃料电池系统中的铂基催化剂。
除了为燃料电池生产更便宜的催化剂外,该团队开发的方法还适用于其他过程的催化剂,例如使用大气氧作为反应物而不是昂贵的化学氧化剂的化学反应,以及废水处理中使用空气去除有害污染物。

独特的合成方法
研究人员说:“我们开发了一种制造一系列'单原子'催化剂的新方法,这为一系列新的化学和电化学过程提供了机会。具体来说,我们使用了一种独特的合成方法,称为金属转移,以避免在合成过程中形成铁团簇。这个过程应该对其他想要制备类似催化剂的科学家有所启发。”
该团队在适当的系统中测试催化剂,并希望扩大他们的新催化剂的规模,以便用于商业燃料电池。与此同时,他们正在努力提高催化剂的稳定性,使其在耐久性和效率上与铂媲美。
         
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