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《Science》刊发华中科技大学夏宝玉教授课题组与广东工业大学党岱副教授合作的最新研究成果

点击:次  更新日期:2019年11月27日  

20191115日,国际顶级学术期刊《Science》以研究长文形式刊发题目为<<Engineering bunched Pt-Ni alloy nanocages for efficient oxygen reduction in practical fuel cells>>的研究论文,网投平台信誉排行榜澳门最正规网投平台党岱副教授是该论文的合作者之一,该文第一作者田新龙教授是澳门最正规网投平台2013年毕业的硕士研究生该文阐述了在高性能和高稳定性铂合金催化剂的最新研究成果通过对铂基催化剂的近表面结构和组分进行调控,实现高稳定性一维结构和高活性的合金空心结构等特征的有效结合,从而大幅改善铂镍合金催化剂在实际-燃料电池器件中的输出功率和使用寿命此篇论文是广东工业大学澳门最正规网投平台首次在Science上发表研究论文

当前,经济社会的高速发展使得开发新能源转换技术势在必行氢能具有无污染和零碳排放等特点,是公认的清洁能源。近年来,我国和美国、日本、加拿大、欧盟等先后制定了氢能发展规划。我国有望成为氢能技术和应用领先的国家之一,也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。氧还原反应是氢氧燃料电池和金属-空气电池等新能源技术的核心反应,需要价格昂贵、资源稀缺的贵金属铂作为催化剂来克服较为迟缓氧还原反应动力学。因此,研发低成本、高活性和高稳定性的氧还原催化剂是发展燃料电池等能源技术的关键。近年来,高效铂基催化剂的性能已经取得极大的突破,而对催化剂稳定性,特别是电池及器件稳定性的研究仍然较少。针对上述难题,田新龙教授采用(电)化学腐蚀方法对铂基催化剂的近表面结构和组分进行调控(图1),实现了铂镍合金催化剂在实际氢-氧燃料电池高性能。

 

1. 铂镍合金结构、形貌和制备示意图

该催化剂的质量活性和比活性达到3.52 A mgPt-1 and 5.16 mA cmPt-2,是目前商业铂催化剂的15倍以上。更加令人振奋的是,该催化剂展示出极为优异的催化稳定性,经过连续5万圈循环测试后,其质量活性只衰减了1.3%。此外,以该催化剂组装的燃料电池也展示出优异的性能和稳定性(图2)。原位X射线同步辐射吸收光谱和理论计算表明,这种催化剂结构有利于优化氧还原过程中的铂氧物种吸附强度,在改善氧还原催化性能的同时,亦能保持催化剂的较高性能和结构稳定性。

这项工作为合理设计低成本、高活性和高稳定性铂合金催化材料提供了一种有效的策略,将有助于改善铂合金催化材料在新能源器件中的服役水平和寿命,对发展新能源技术具有十分重要的意义。日本电气通信大学赵晓博士和荷兰埃因霍温理工大学苏亚琼博士为论文共同第一作者华中科技大学化学与化工学院夏宝玉教授是该工作通讯作者,新加坡南洋理工大学楼雄文教授为该工作的共同通讯。 


2. 铂镍合金催化性质和氢-氧燃料电池性能

党岱,博士,硕士生导师,2017年作为广东工业大学“青年百人计划”A层次引进人才加入澳门最正规网投平台。主要从事能量转化和储存器件的设计和研发,包括低温质子交换膜燃料电池、超级电容器、锂离子电池和金属空气电池相关领域的研究,重点开展低铂、非铂电催化剂的相关研究,同时包括PEMFC膜电极催化层结构的设计;近5年来在已在ACScatalysisEnergyStorage Materials, Journal of Power SourcesSCI期刊上发表学术论文20余篇。

 

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