蓋世汽車訊 燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）是一種環(huán)保的交通工具，具有充電時(shí)間短、續(xù)航里程長等優(yōu)點(diǎn)，或?qū)⑷〈鷥?nèi)燃機(jī)汽車。然而用作燃料電池催化劑的鉑成本過高，導(dǎo)致燃料電池汽車的供應(yīng)有限。目前對鐵、鈷等非貴金屬催化劑替代鉑進(jìn)行了廣泛的研究，但由于非貴金屬催化劑的性能和穩(wěn)定性較低，尋找鉑的替代品仍然具有挑戰(zhàn)性。

據(jù)外媒報(bào)道，由韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）氫燃料電池研究中心（Hydrogen Fuel Cell Research Center）的Sung Jong Yoo博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組、慶熙大學(xué)（Kyung Hee University）的Jinsoo Kim教授和江原大學(xué)（Kangwon National University）的 Hyung-Kyu Lim教授進(jìn)行了聯(lián)合研究，并宣布開發(fā)出一種單原子鈷基催化劑，與當(dāng)代鈷納米顆粒催化劑相比，其性能和穩(wěn)定性提高了約40%。

圖片來源：KIST

傳統(tǒng)催化劑通常通過熱解合成，其中過渡金屬前體和碳在700-100℃下混合。然而，由于金屬聚集和低比表面積，通過該工藝獲得的催化劑活性有限。因此，研究人員專注于合成單原子催化劑。然而，先前報(bào)道的單原子催化劑只能少量生產(chǎn)，因?yàn)樗没瘜W(xué)物質(zhì)和合成方法因合成催化劑類型而各不相同。因此，研究賺點(diǎn)關(guān)注催化劑的性能改進(jìn)而不是制造工藝上。

為了解決這個(gè)問題，韓國研究人員使用工業(yè)加濕器實(shí)施噴霧熱解方法，即對從加濕器獲得的液滴進(jìn)行快速熱處理從而獲得液滴狀顆粒。該方法可以通過連續(xù)過程實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，并且任何金屬都可以很容易地制成顆粒。由于這些顆粒是通過工業(yè)加濕器制成，因此用于合成金屬顆粒的材料會(huì)具有水溶性。

經(jīng)證實(shí)，通過該工藝開發(fā)的鈷基單原子催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和燃料電池性能，與傳統(tǒng)鈷催化劑相比，性能提高了40%。鈷基催化劑也會(huì)引起燃料電池的副反應(yīng)；然而，計(jì)算科學(xué)表明，通過噴霧熱解制造的催化劑會(huì)引起燃料電池中的正向反應(yīng)。

Yo博士澄清說：“通過這項(xiàng)研究，我們已經(jīng)開發(fā)出一種可以顯著改善鈷基單原子催化劑大規(guī)模生產(chǎn)的工藝，并通過仔細(xì)分析和計(jì)算科學(xué)闡明了鈷基催化劑的運(yùn)行機(jī)制。此次研究結(jié)果有望成為未來鈷催化劑研究的指示標(biāo)。未來，我們計(jì)劃將研究范圍擴(kuò)大到環(huán)境催化劑、水電解和電池領(lǐng)域。”

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