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廈門大學在直接甲酸燃料電池催化劑研究中取得突破進展
2025年01月27日 10:10:00
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4014
廈門大學科研團隊通過摻雜16種稀土元素，成功制備出一系列具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鉑碲基海參狀納米催化劑，并實現(xiàn)了其高效甲酸電催化應(yīng)用。
近日，廈門大學能源學院的卜令正副教授、鄭志鋒教授團隊在直接甲酸燃料電池催化劑研究中取得新進展，相關(guān)成果以 “Efficient direct formic acid electrocatalysis enabled by rare earth-doped platinum-tellurium heterostructures” 為題發(fā)表在國際頂級期刊Nature Communications上。該研究不僅為提升燃料電池性能提供了新的可能，也標志著我國在可再生能源技術(shù)領(lǐng)域的又邁出了重要一步。
燃料電池作為一種將化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有高效、環(huán)保等優(yōu)點，被認為是未來能源轉(zhuǎn)換的重要技術(shù)之一。直接甲酸燃料電池因其安全性高、功率密度適中、能量效率高以及高電動勢等優(yōu)點，被認為是燃料電池技術(shù)中的有力競爭者。然而，其性能提升在很大程度上依賴于高效的催化劑，開發(fā)高性能的鉑基納米材料是一個具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。
針對這一難題，科研團隊通過摻雜16種稀土元素，成功制備出一系列具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鉑碲基海參狀納米催化劑，并實現(xiàn)了其高效甲酸電催化應(yīng)用。其中，釔元素摻雜的鉑碲催化劑在甲酸氧化反應(yīng)中表現(xiàn)最佳，其質(zhì)量活性和面積活性分別比商業(yè)鉑碳催化劑高出49.2倍和25.7倍。同時，該催化劑在直接甲酸燃料電池膜電極中的歸一化功率密度達到了485.9 W gPt−1，是商業(yè)鉑碳催化劑的3倍。
此外，研究人員還利用密度泛函理論計算進一步揭示了稀土元素摻雜對催化劑性能提升的機制。結(jié)果顯示，釔摻雜能夠增強HCOO*中間體的吸附能力，并抑制CO中間體的形成，從而促進甲酸氧化反應(yīng)的動力學過程。
直接甲酸燃料電池催化劑的技術(shù)突破，不僅彰顯了我國在新能源材料研究領(lǐng)域的實力，更為全球清潔能源技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。未來，隨著這些創(chuàng)新催化劑的進一步優(yōu)化與應(yīng)用，更加環(huán)保、高效的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)有望加速走向現(xiàn)實，為實現(xiàn)綠色可持續(xù)的社會經(jīng)濟發(fā)展貢獻更多力量。
素材來源：廈門大學能源學院
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