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    新電極設計提高氫燃料電池性能

    發布日期: 2019-04-18
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    據國外網站報道:來自韓國科學技術院(Kaist)研究團隊提出了一種理想的電極設計,該電極可以有效提高高溫燃料電池的性能。新的分析平臺采用先進的納米圖案化方法,定量地揭示了金屬納米粒子分散在氧化物電極上的電化學價值,從而引導了電極設計方向。 

    該團隊在WooChul Jung教授和材料科學與工程系的Sang Ouk Kim教授的領導下,對金屬納米粒子促進的氧化物電極的反應性進行了分析,在他們的模型中,假設所有粒子參與反應。他們探索了金屬催化劑如何在二氧化鈰基電極表面上激活氫的電化學氧化,并量化反應速率隨適當選擇金屬的速度增加的速度。

    直徑小于等于10納米的金屬納米粒子已成為高性能多相催化劑的關鍵組成部分。近的實驗和理論結果表明,優化金屬和支撐界面的化學性質對于提高性能至關重要。

    然而,與電池制造和操作相關的高成本以及金屬納米粒子在高溫下的穩定性較差,這一直是一個長期的挑戰。為了解決這個問題,研究小組使用了金屬納米圖案化技術,該技術使用嵌段共聚物自組裝納米模板,并成功地在氧化物燃料電池電極表面均勻合成了尺寸為10納米的金屬顆粒。他們還開發了一種技術,能夠準確分析高溫下單個顆粒的催化劑特性,并以少的催化劑用量大限度地提高燃料電池的性能。

    該研究小組證實,燃料電池中常用金屬催化劑鉑即使在300納克的數量下,其燃料電池性能也可提高21倍,其成本僅為0.015韓元。

    該團隊定量識別并比較了除鉑以外廣泛使用的金屬催化劑的特性,如鈀、金和鈷,并通過理論分析闡明了催化劑性能的原理。

    這項研究已作為自然納米技術的封面文章發表。這項研究是通過韓國國家研究基金會納米材料技術開發項目的支持進行的。

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