鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：352次 | 2023年09月26日
普渡大學(xué)納米結(jié)構(gòu)催化劑取進(jìn)展
據(jù)外國(guó)媒體報(bào)道：普渡大學(xué)的研究者的模擬顯示，一種新的電催化劑可以解決和燃料動(dòng)力電池和電解槽相關(guān)的重大問(wèn)題。
通過(guò)化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)電能的燃料動(dòng)力電池和將能量轉(zhuǎn)化為氫氣或其他氣體的電解池使用電催化劑來(lái)促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。可以活化這種反應(yīng)的電催化劑往往是不穩(wěn)定的，它們常常會(huì)在燃料動(dòng)力電池或電解槽中的高酸性或堿性水溶液中被腐蝕。
化學(xué)工程副教授杰弗里格里利（JeffreyGreeley）領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)研究了沉積在鉑金上的納米結(jié)構(gòu)鎳電極電催化劑的活性和穩(wěn)定性。這一設(shè)計(jì)創(chuàng)造了令人意想不到的特性，格里利表示，催化劑的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)僅通過(guò)鎳的性質(zhì)得出的預(yù)測(cè)值。
格里利的團(tuán)隊(duì)和在阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作的合作者注意到了放置在鉑基板上的鎳的電催化潛力。之后，格里利的團(tuán)隊(duì)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)如何使這種組合物的電催化劑既高效又穩(wěn)定。
格里利的團(tuán)隊(duì)模擬了在鉑基板上鍍不同厚度和直徑的鎳，同時(shí)也考察了催化劑在電池中的電壓和pH值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)排布鎳使得其厚度維持在1~2個(gè)原子層左右，并且使其直徑保持在1~2個(gè)納米的范圍即可得到團(tuán)隊(duì)所要的性能。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
格里利表示，鎳超薄層是關(guān)鍵，因?yàn)樗械碾娀瘜W(xué)反應(yīng)都發(fā)生在兩種金屬交接處。由于鎳只有一個(gè)或兩個(gè)原子層，幾乎所有反應(yīng)都和鉑一起發(fā)生，從而使其不會(huì)氧化，供應(yīng)穩(wěn)定性。
阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作的合作者隨后分析了鎳鉑結(jié)構(gòu)，并確認(rèn)了格里利及其團(tuán)隊(duì)預(yù)期的電催化特性。
接下來(lái)，格里利計(jì)劃用不同的金屬測(cè)試類似的結(jié)構(gòu)，例如用金替代鉑或用鈷代替鎳，以及改變pH和配方。他表示，其他更穩(wěn)定而高效的組合可以使用他的計(jì)算分析找到。
美國(guó)能源部支持這項(xiàng)研究。該研究于五月份由NatureEnergy雜志發(fā)表。
