質子交換膜燃料電池電源是一種清潔、高效的綠色環保電源,具有工作溫度低、啟動快、比功率高、結構簡單、操作方便等優點,被認為電動汽車、固定發電站等的首選能源。該技術研發數十年,一直未能大范圍推廣,除存在穩定性、耐久性等問題,高昂成本也是商業化的瓶頸。
此前,許多已報道的鉑基催化劑穩定性往往并不可觀,這主要是因為高的質量活性所依賴的催化劑納米結構的熱力學穩定性通常存在問題,因此很難同時兼具高質量活性和優良的穩定性。
針對這一難題,研究人員借助于原子級別精細合成技術,一方面,通過提高鉑基催化劑中的鉑原子的分散度來實現高的質量活性,另一方面,通過調節鉑基催化劑的維度以及引入銠原子來增強鉑基催化劑的穩定性,設計并合成出了一種銠原子摻雜的鉑超細納米線催化劑。研究結果表明,這種新型催化劑的質量活性和比活性分別達到了商用鉑碳催化劑的7.8倍和5.4倍;同時,該催化劑在氧氣氣氛下循環使用1萬次后,只損失了9.2%的質量活性,遠超目前商用鉑碳催化劑在同等情況下,質量活性性能損失達72.3%的指標。
