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nano-metaloxide

至尊木虫 (知名作家)

[交流] 美国研究所开发出无铂的燃料电池电极,可大幅降低成本

美国国立研究所之一的洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)宣布,该研究所的研究人员于2011年4月22日开发出了不使用铂(Pt)的固体高分子型燃料电池(PEFC)用催化剂。由此有可能大幅降低PEFC的材料成本。有关开发详情的论文已发表在学术杂志《Science》上。

  此次,LANL研究人员开发出的是PEFC正极(阴极)用催化剂。以前采用的是铂类催化剂,而此次未采用铂,开发出了由碳(C)、铁(Fe)及钴(Co)构成的催化剂。与采用贵金属作为催化剂的PEFC相比,不但在输出电流、效率及充放电耐性上毫不逊色。而且还具有基本不产生反应副产物——过氧化氢的优点。过氧化氢会阻碍PEFC的输出且损伤固体高分子膜。

  铂由于价格较高,因此一直被认为是阻碍PEFC普及的最大因素。比如,铂的价格现在为63.5美元/g(约合5270日元/g)。如果开发要使用100g~300g铂的燃料电池车,那么光采购铂就需要约53万~169万日元。而新催化剂材料“与铂相比,成本要低得多”(此次研究小组带头人Piotr Zelenay)。

  迄今,开发出无铂燃料电池用催化剂并拥有的实例的,有日本大发工业开发的“PMfLFC(precious metal-free liquid-feed fuel cell)”。(记者:野泽 哲生)

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http://www.sciencemag.org/content/332/6028/443.abstract
The prohibitive cost of platinum for catalyzing the cathodic oxygen reduction reaction (ORR) has hampered the widespread use of polymer electrolyte fuel cells. We describe a family of non–precious metal catalysts that approach the performance of platinum-based systems at a cost sustainable for high-power fuel cell applications, possibly including automotive power. The approach uses polyaniline as a precursor to a carbon-nitrogen template for high-temperature synthesis of catalysts incorporating iron and cobalt. The most active materials in the group catalyze the ORR at potentials within ~60 millivolts of that delivered by state-of-the-art carbon-supported platinum, combining their high activity with remarkable performance stability for non–precious metal catalysts (700 hours at a fuel cell voltage of 0.4 volts) as well as excellent four-electron selectivity (hydrogen peroxide yield <1.0%).

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