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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(tuán)隊(duì)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(dú)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(hù)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)模化應(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(yán)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(tuán)隊(duì)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(jìn)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(yuǎn)低于鉑碳催化電極,峰值功率密度保持率達(dá)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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