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新型催化劑可抑制氫氣燃料電池陰極腐蝕
文章來源:新能源網(wǎng)     更新時間:2025-07-04 15:14:08
中安在線、中安新聞客戶端訊 記者7月2日從中國科大獲悉,近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)高敏銳教授與唐凱斌教授團隊合作,制備出了一種銅摻雜改性的鉬鎳基合金催化劑,成功解決了陰離子交換膜燃料電池啟停過程中的陰極腐蝕難題。該催化劑在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)異的氫氧化反應(yīng)催化活性和對氧還原反應(yīng)的惰性。這種獨特的雙功能特性使其能夠有效抑制啟停階段由寄生氧還原反應(yīng)引發(fā)的瞬時界面電位驟升,從而保護陰極。6月25日,相關(guān)成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》。

  氫氣燃料電池作為一種清潔高效的能源轉(zhuǎn)換技術(shù),其耐久性和成本是規(guī)?;瘧?yīng)用的主要瓶頸。其中,啟停過程中的反向電流衰減現(xiàn)象導(dǎo)致的陰極腐蝕是影響耐久性的關(guān)鍵問題。在啟停過程中,陽極會形成氫氣和空氣共存區(qū)域,引發(fā)寄生氧還原反應(yīng),產(chǎn)生超過1.5V的界面電位差,導(dǎo)致陰極碳載體和催化劑嚴重氧化降解。傳統(tǒng)解決方案依賴復(fù)雜系統(tǒng)(如惰性氣體吹掃)或昂貴的抗腐蝕材料,增加了成本和系統(tǒng)復(fù)雜性。

  研究團隊通過微波加熱和后續(xù)熱處理成功制備了一種銅摻雜改性的鉬鎳基合金催化劑,并將其用作陰離子交換膜燃料電池的陽極催化劑,再進行模擬啟停循環(huán)測試。結(jié)果顯示,相比于商業(yè)鉑碳陽極,使用該催化劑的電池在啟停過程中,陰極電位躍遷從1.4V大幅降低至安全范圍。經(jīng)過10次啟停循環(huán)后,陰極催化劑層厚度幾乎保持不變,陰極電荷轉(zhuǎn)移阻抗的增幅也遠低于鉑碳催化電極,峰值功率密度保持率達61%,顯著優(yōu)于鉑碳催化劑和未摻雜鉬鎳合金的催化劑,陰極腐蝕現(xiàn)象近乎消失。

  研究人員介紹,該工作開發(fā)了一種高效的非貴金屬陽極催化劑,通過對氫氧化反應(yīng)和氧還原反應(yīng)的“選擇性催化”,為解決燃料電池啟停過程中的關(guān)鍵反向電流衰減問題提供了一種簡便有效的方案,無需復(fù)雜的系統(tǒng)改造即可顯著提升電池耐久性。(記者 汪喬)

 
 
編輯: 楊楊
 
 
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