中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)物理學家組織網(wǎng)6月18日（北京時間）報道，高效耐用的催化劑是燃料電池領(lǐng)域取得突破的關(guān)鍵。最近，德國科學家研發(fā)出一種鉑鎳納米粒子，用其作催化劑，可將燃料電池中鉑的用量減少90%。研究還發(fā)現(xiàn)，新納米粒子的功能由其幾何形狀和原子結(jié)構(gòu)決定。發(fā)表在最新一期《納米·材料學》雜志上的最新研究將有助于科學家們提高催化劑的性能。
氫動力燃料電池除產(chǎn)生電能外，唯一的副產(chǎn)品是水，因此被看作傳統(tǒng)內(nèi)燃機的環(huán)保替代品。但這種燃料電池的電極（化學轉(zhuǎn)化過程在此發(fā)生）需要用到大量“身價不菲”的鉑。如果沒有鉑作為催化劑，很難獲得必需的轉(zhuǎn)化效率，因此，鉑正成為發(fā)展氫燃料電池的“攔路虎”。
科學家們解釋道，氫燃料電池的催化過程只發(fā)生在鉑表面，而鉑納米粒子可增加鉑表面積，既節(jié)省材料又能提高電極效率，1公斤納米粒子的表面積相當于幾個足球場。另外，讓鉑和鎳或銅等廉價金屬相混合，還可以節(jié)省更多鉑。
在這一思路指導下，德國于利希研究中心（FZJ）和柏林工業(yè)大學的科學家成功研發(fā)出高效的鉑鎳催化劑粒子，用于將氫氣和氧氣轉(zhuǎn)變成水，其中鉑僅為以前用量的1/10。
新催化劑不由以前廣泛使用的圓形納米粒子，而由鉑—鎳合金的正八面體納米粒子組成，正八面體表面的鉑鎳原子擁有獨特的排列方式，能顯著提高氫氣和氧氣生成水的化學反應(yīng)速度。
研究人員還使用德國恩斯特魯斯卡電子顯微學與電子譜學中心（ER-C）的超高清電子顯微鏡，對新納米粒子的原子結(jié)構(gòu)進行了觀察。ER-C的馬克·海根博士解釋道：“我們發(fā)現(xiàn)，鎳和鉑原子并非均勻地分布在納米正八面體表面，這可以增加其反應(yīng)活性，不過會減少其壽命。”
柏林工業(yè)大學的皮特·斯特拉瑟教授表示：“新研究告訴我們，為獲得最優(yōu)的催化效果，催化劑粒子合適的幾何形狀與其組成及大小一樣重要，我們可借用這一發(fā)現(xiàn)來改進用來儲能的功能性材料尤其是催化劑的性能。”
總編輯圈點
發(fā)展燃料電池是全球應(yīng)對能源短缺和環(huán)境污染的戰(zhàn)略舉措，而當前一大制約因素便是因使用貴金屬鉑導致成本過高。通用、豐田、美國國家實驗室等都在進行技術(shù)攻關(guān)，一方面研究低鉑燃料電池技術(shù)，減少催化劑用量，并研究催化劑抗毒性，提高使用壽命；另一方面開發(fā)非鉑催化劑來代替鉑，力爭盡快降低成本?？梢哉f，低鉑或無鉑技術(shù)已經(jīng)成為決定競爭力的核心和關(guān)鍵，本項成果的意義就在于此。當然，更期待我國能在這一領(lǐng)域有所作為。
