近日，《Nature Communications》雜志在線發(fā)表了蘇州大學(xué)功能納米與軟物質(zhì)研究院李彥光教授課題組，關(guān)于鉑-氫氧化鎳-石墨烯三元復(fù)合材料的突破性研究成果，該成果解決了傳統(tǒng)甲醇氧化催化劑的長期技術(shù)瓶頸。

李彥光介紹，隨著化石能源的日益耗竭，以及其使用過程中帶來的一系列環(huán)境問題，針對新能源的研究及推廣變得越來越迫切。直接甲醇燃料電池以甲醇作為化學(xué)燃料，通過催化劑能產(chǎn)生電流，可用于驅(qū)動汽車行駛等。相對于常見的氫氣燃料電池，甲醇作為化學(xué)燃料具有一些無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。“例如，它具有更高的能量密度，液態(tài)的甲醇較于氣態(tài)的氫氣更便于儲存和運(yùn)輸。”但李彥光坦言，由于目前受到一系列技術(shù)瓶頸困擾，甲醇作為化學(xué)燃料離大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有一定距離。其中，最核心的問題是如何設(shè)計(jì)發(fā)展有效的陽極催化劑實(shí)現(xiàn)甲醇高效穩(wěn)定的電催化氧化。

針對這一問題，李彥光課題組首次提出了利用非晶態(tài)氫氧化物作為鉑催化劑毒化的抑制劑，制備合成了鉑-氫氧化鎳-石墨烯三元復(fù)合材料作為甲醇氧化催化劑。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)非晶態(tài)氫氧化鎳以合適的比例引入復(fù)合材料時(shí)，催化劑對甲醇氧化中間產(chǎn)物一氧化碳體現(xiàn)了驚人的耐受性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，課題組制成的三元復(fù)合催化材料有著優(yōu)異的催化活性。“相對于傳統(tǒng)鉑基催化劑而言，其催化電流提升了一倍以上。”李彥光舉例說，比如在相同量甲醇的情況下，之前的催化劑只能產(chǎn)生10毫安電流，現(xiàn)在卻能產(chǎn)生20毫安電流。在課題組的實(shí)驗(yàn)室條件里，這類催化材料實(shí)現(xiàn)了超過50萬秒的重復(fù)工作而活性不發(fā)生任何衰減，較先前所有文獻(xiàn)值提升了2-3個(gè)數(shù)量級。這項(xiàng)結(jié)果為將來直接甲醇燃料電池的廣泛應(yīng)用打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

(關(guān)鍵字：甲醇 甲醇燃料電池)