近日，中科院大連化學(xué)物理研究所張華民研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在質(zhì)子交換膜燃料電池用非貴金屬催化劑——氮摻雜納米炭非貴金屬催化劑的研究中取得重要突破，研究成果發(fā)表在Energy & Environmental Science（http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2011/EE/C1EE01437D）（DOI: 10.1039/C1EE01437D），后續(xù)研究工作正在進(jìn)行中。
本研究通過(guò)在炭干凝膠中原位引入吡啶型N 和石墨型N，改變了原有碳原子的電子結(jié)構(gòu)，增加了相鄰碳原子的供電能力，活化的碳原子能夠直接吸附并還原氧分子，對(duì)氧還原反應(yīng)具有較高的選擇性。本研究開發(fā)的氮摻雜納米僅含痕量的過(guò)渡金屬組分，碳結(jié)構(gòu)中暴露出的大量邊緣缺陷，為催化氧還原反應(yīng)提供了較多的活性位點(diǎn)，使氮摻雜炭基非Pt催化劑具有較高的氧還原反應(yīng)催化活性、穩(wěn)定性和抗甲醇毒化能力。在酸性條件下該催化劑的電化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于Pt/C催化劑。在堿性燃料電池體系中，該氮摻雜納米炭催化劑的催化活性和Pt/C活性相當(dāng)，且其穩(wěn)定性優(yōu)于Pt/C催化劑。
此項(xiàng)研究成果為解決Pt基催化劑的高成本和資源匱乏等制約質(zhì)子交換膜燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的“瓶頸”問(wèn)題提供了新思路，對(duì)于推進(jìn)炭材料作為新型能源催化材料的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究具有重要價(jià)值。
質(zhì)子交換膜燃料電池用非貴金屬催化劑研究取得新進(jìn)展
