康奈爾大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，氮摻雜、碳涂層的鎳陽(yáng)極可以催化氫燃料電池中的基本反應(yīng)，而成本僅為目前使用的貴金屬的一小部分。

　　他們認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)加速清潔氫燃料電池在車輛和其他應(yīng)用中的廣泛使用。

　　在發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的一篇論文中，研究人員解釋說，目前氫燃料電池需要昂貴的貴金屬，如鉑，以有效地催化它們用于發(fā)電的反應(yīng)。盡管堿性聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(APEMFC)能夠使用非貴金屬電催化劑，但它們?nèi)狈μ娲F金屬基系統(tǒng)所需的性能和耐用性。

　　燃料電池通過氫氧化反應(yīng)(HOR)和氧還原反應(yīng)(OOR)發(fā)電。特別是鉑，是這兩種反應(yīng)的模型催化劑，因?yàn)樗梢杂行У卮呋鼈儯⑶以赑EM燃料電池的酸性環(huán)境中持久耐用。

　　據(jù)科學(xué)家稱，最近對(duì)非貴金屬HOR電催化劑的實(shí)驗(yàn)旨在克服兩個(gè)主要挑戰(zhàn)：由于氫結(jié)合能過強(qiáng)而導(dǎo)致的內(nèi)在活性低，以及由于金屬氧化物形成快速鈍化而導(dǎo)致的耐久性差。

　　具體來說，最近的研究希望通過使用鎳基電催化劑來克服這些挑戰(zhàn)，該電催化劑具有由氮摻雜碳制成的2納米殼。

　　康奈爾團(tuán)隊(duì)的氫燃料電池有一個(gè)陽(yáng)極（氫氣被氧化）催化劑，該催化劑由一個(gè)被碳?xì)ぐ鼑膶?shí)心鎳核組成。當(dāng)與鈷錳陰極（氧氣被還原）配對(duì)時(shí)，由此產(chǎn)生的完全不含貴金屬的氫燃料電池每平方厘米輸出超過200毫瓦。

　　該小組指出，鎳電極表面上氧化鎳物質(zhì)的存在顯著減慢了氫氧化反應(yīng)。氮摻雜碳涂層用作保護(hù)層并增強(qiáng)HOR動(dòng)力學(xué)，使反應(yīng)更快、更有效。

　　此外，鎳電極上石墨烯涂層的存在防止了氧化鎳的形成，從而使電極的壽命大大提高。這些電極對(duì)一氧化碳的耐受性也更強(qiáng)，一氧化碳會(huì)迅速毒化鉑。

　　首席研究員Héctor D.Abru?a在一份媒體聲明中說：“這種新型陽(yáng)極的使用將大大降低價(jià)格，從而使堿性燃料電池能夠在廣泛的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。”