新催化剂可以取代燃料电池中的贵金属铂

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嵌入了铁-氮络合物的石墨烯纳米岛的化学绘图显示了这种纳米级材料的化学组成
嵌入了铁-氮络合物的石墨烯纳米岛的化学绘图显示了这种纳米级材料的化学组成

可以使用由铁-氮配合物组成的更具成本效益的燃料电池催化剂材料,该材料嵌入石墨烯的小岛中,以代替昂贵的铂。柏林Helmholtz Zentrum和TU Darmstadt的研究小组生产了这种催化剂材料,发现其效率接近铂。

为了合成混合物,研究人员必须设计一种将催化剂材料中的金属污染物减少到接近零的方法。无机物(通常是金属)会通过减少燃料电池催化功能核心的氧反应来干扰催化剂的效率。

答案是“掺杂”在直径只有几纳米的石墨烯岛中的铁-氮络合物。该Fe-NC催化剂正在测试中,已发现其活性水平可与普通且昂贵的Pt / C(铂)催化剂材料相比。

该新流程建立在HZB先前开发的流程的基础上,该流程在效率方面保持着世界纪录。新建项目旨在通过热处理和蚀刻相结合来提高催化剂材料的纯度,以减少催化化合物中的异物含量。

达姆施塔特工业大学的教授Urrike Kramm使用该工艺制造了一种低成本催化剂,该催化剂的石墨烯层完全由FeN 4络合物组成,与以前一样,消除了对铁纳米颗粒的需求,同时极大地提高了催化剂的反应性。这使催化剂的设计者可以添加促进剂来提高催化产量,以满足预期燃料电池用途的需求。

这种新的催化剂可用于多种类型的燃料电池中,并用于许多目的。汽车工业中的燃料电池可以包括氢气,天然气和其他燃料,其价格将便宜得多。用于科学和军事用途的燃料电池也将以降低的成本进行改进,而用于电子产品和其他设备的消费者燃料电池同样将从这种新的催化设计中受益。


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