1月21日，記者從廈門大學(xué)了解到，該校能源學(xué)院卜令正副教授、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)成果發(fā)表在國際期刊《自然·通訊》上。
燃料電池作為一種將化學(xué)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仍然是一個艱巨而緊迫的挑戰(zhàn)。
該研究通過摻雜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，釔摻雜能夠增強甲酸根離子中間體的吸附能力，并抑制一氧化碳中間體的形成，從而促進甲酸氧化反應(yīng)的動力學(xué)過程。
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