【要闻】中科大研究人员研发出新型催化剂 未来电动汽车电池价钱有望大幅降

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合肥在线(记者王旭) 12月4日从中国科技大学获悉，该校合肥微尺度物质科学国家研究中心教授曾杰课题组与湖南大学教授黄宏文合作，研制出了优异的催化活性和稳定性兼备的质子交换膜燃料电池阴极催化剂。 这项科研成果有利于减少质子交换膜燃料电池中贵金属铂的使用量，有望大幅降低未来电动汽车最理想的电池价格。 这一成果日前发表在《美国化学会志》上。

表明质子交换膜燃料电池具有零排放、能效高、功率可调等优点，是未来电动汽车中最理想的驱动电源，具有广阔的市场前景。 但是，质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应的动力学非常慢，需要以大量贵金属铂纳米催化剂作为电极催化剂来维持电池的高效运行，质子交换膜燃料电池的价格非常高，限制了大规模的商业化应用。 因此，减少质子交换膜燃料电池中贵金属铂的使用量起到重要的作用。

在铂系催化剂中，提高铂系催化剂在氧还原反应中的质量活性和催化剂稳定性是减少贵金属铂使用量的手段。 目前许多已报道的铂系催化剂具有优良的质量活性，但其大部分催化剂稳定性不足，是因为依赖优质活性的结构在热力学上不能稳定存在，开发优质活性和优良稳定性兼备的铂系催化剂具有极大的挑战。

面对这一课题，该项目的研究人员通过对铂系催化剂的维度、尺寸、成分进行精细控制，研制出了超细的铂-镍-铑三元金属纳米线催化剂。 由于该纳米线的直径只有1纳米，其表面铂原子占总铂原子的比例超过50%，呈现出超高的原子利用率，为高催化剂质量活性提供了结构基础。 氧还原催化测试表明，载碳超细铂镍铑三元金属纳米线催化剂的质量活性是目前商用铂碳纳米催化剂的15.2倍。 另外，该催化剂在氧气氛下循环10000次后，只有12.8%的质量活性性能损失，而目前商用的碳载型铂纳米催化剂在氧气氛下循环10000次后，质量活性性能损失达到73.7%。

曾杰表示，与目前的商业铂碳纳米催化剂相比，载碳超细铂镍铑三元金属纳米线催化剂在质量活性和催化剂稳定性方面有了显著提高，显示出了良好的应用潜力。