美國高校研究人員使用X射線尋找更廉價催化劑
氫燃料電池是清潔和可再生能源領域極具前景的技術，但其陰極材料成本和活性是當前商業化拓展的主要挑戰。
許多燃料電池需要昂貴的鉑基催化劑“引發”和“加速”化學物質反應，進而促進可再生燃料向電能的轉化。為了使氫燃料電池更具商業可行性，科學家們正在尋找實現純鉑相同效率，但價格更為便宜的催化材料。
“像電池一樣，氫燃料電池將儲存的化學能轉化為電能，為氫燃料電池尋找廉價有效的催化劑，是實現這項技術商業可行的重要一環�！笨茖W家阿德里安亨特表示。
通過參與全球范圍內對燃料電池陰極材料的研究，阿克倫大學的研究人員開發出一種新方法，試用金屬“鉑”和“鎳”合成催化劑，形成八面體（八面）形納米顆粒。雖然科學家已將該種催化劑確定為純鉑最有效替代品之一，但研究人員仍沒有完全理解合成催化劑為何要成長為八面體的存在。
為更好地了解增長過程，阿克倫大學的研究人員與多個機構合作，包括Brookhaven及其NSLS－II聯合推進了進一步的觀察和研究。
“了解催化劑如何形成，對于確定其結構、性質相關性和設計更好的催化劑方面起著關鍵作用�！卑⒖藗惔髮W催化實驗室首席研究員彭振夢表示：“鉑鎳系統的增長過程非常復雜，因此我們將與幾個經驗豐富的團隊合作應對挑戰�！�
通過利用NSLS－II的超亮X射線、NSLS－II的原位以及Operando軟X射線光譜（IOS）光束線的先進功能，研究人員實時揭示了催化劑生長途徑的化學特征。
“我們將X射線導向樣品，導致電子釋放。通過分析這些電子的能量，我們能夠區分樣品中的化學元素，以及它們的化學和氧化態�！盜OS的首席科學家Iradwikanari Waluyo解釋。
科學家們在催化劑表面識別化學信息，并將其與內部進行比較。通過對比，他們發現在合成催化劑生長反應過程中，金屬鉑首先形成并成為納米粒子的核心，當反應達到稍高溫度時，鉑有助于形成金屬鎳，后續金屬鎳將逐步偏析到納米顆粒的表面。
在生成的最后階段，催化劑顆粒表面會形成兩種金屬量大致相等的混合物，鉑和鎳間的有趣協同效應，在納米粒子的八面體形狀及反應性發展中起著重要作用。
“鎳是一種廉價的材料，而鉑十分昂貴�！焙嗵乇硎荆骸拔覀兿Ｍㄟ^更多的研究，計算出在保持催化劑高活性的情況下，試用最少量的鉑，創造出更具成本效益的催化劑�！�
研究結果將取決于IOS的先進能力�！霸贗OS，我們能夠在實際生長條件下，實時跟蹤納米粒子的成分和化學狀態的變化。”相關研究人員表示。
分享
請輸入評論內容...
請輸入評論/評論長度6~500個字
最新活動更多
-
5月30日點擊下載>> 破局謀變・2026中國新型儲能應用藍皮書
-
6月3-5日合作咨詢>> 維科網光伏云探SNEC 2026
-
即日-7.10立即申報>> 第十二屆太陽能光伏行業年度評選
-
精彩回顧立即查看>> 是德科技全場景功率測試白皮書
-
精彩回顧立即查看>> 維科網·鋰電 x CIBF 2026巡展直播媒體服務
-
精彩回顧立即查看>> 新能源出海遇瓶頸？找研華，直接Buff加滿！
