燃料电池提高效率的关键：给碳加点氮
消息来源:baojiabao.com 作者: 发布时间：2024-05-20
日本物质材料研究机构（NIMS）在与北海道大学和德国乌尔姆大学的国际联合研究中发现，在碳材料中掺入1 at％ 以下的微量氮原子后，可变成促进氧还原反应的活性电极催化剂，并成功明确了其活性化机理。氧还原反应是燃料电池的关键步骤之一，目前电极催化剂使用的是稀有资源铂族金属。为了利用不受资源限制的可持续材料制造能源，作为铂族元素的替代材料，碳基电极催化剂的基础研究和应用将会愈发活跃。
燃料电池正极的氧还原反应 (ORR) 是难以激活的反应，该反应决定着燃料电池的效率。此前一直认为，只有铂等特殊金属才能激活 ORR，并实现高效反应。不过近年来有报告显示，在碳中掺杂氮的材料也能激活 ORR。如果能用常见的碳和氮来替代稀有而昂贵的资源——铂，就能以比现在更低的价格制造环境负荷较低的燃料电池，而且不受资源限制，因此，全球都在推进碳基电极催化剂的研究。但此前一直不清楚碳与氮组合后激活ORR的详细机理。
此次，以 NIMS 为核心的研发小组制作了氮含量和化学结构不同的多种碳催化剂模型，利用这些催化剂调查了决定整体反应效率的过程和氧吸附方式。另外，还详细观察了催化剂表面的形态和氮分布，设计了能准确反映实验系统的理论模型，并解析了采用碳催化剂的ORR的微观电极过程。结果显示，只需掺入微量的氮，碳就能激活ORR，研发小组还通过实验和理论成功解释了其详细机理。
碳激活ORR的机理
今后，研究小组将以此次获得的知识为基础，探索具备更高特性的碳基催化剂，以便利用常见元素高效率生产电能。
相关论文已于2018年8月9日发表在美国化学会期刊《ACS Catalysis》的速报版上。
文 JST客观日本编辑部
相关文章
中兴受美国制裁事件 被罚了20亿美元过程事件始末 中兴被制裁后公司现状2023-11-02 22:12:46
B站怎么炸崩了哔哩哔哩服务器今日怎么又炸挂了？技术团队公开早先原因2023-03-06 19:05:55
苹果iPhoneXS/XR手机电池容量续航最强？答案揭晓2023-02-19 15:09:54
华为荣耀两款机型起内讧：荣耀Play官方价格同价同配该如何选？2023-02-17 23:21:27
google谷歌原生系统Pixel3 XL/4/5/6 pro手机价格：刘海屏设计顶配版曾卖6900元2023-02-17 18:58:09
科大讯飞同传同声翻译软件造假 浮夸不能只罚酒三杯2023-02-17 18:46:15
华为mate20pro系列手机首发上市日期价格，屏幕和电池参数配置对比2023-02-17 18:42:49
小米MAX4手机上市日期首发价格 骁龙720打造大屏标准2023-02-17 18:37:22
武汉弘芯遣散!结局是总投资1280亿项目烂尾 光刻机抵押换钱2023-02-16 15:53:18
谷歌GoogleDrive网云盘下载改名“GoogleOne” 容量提升价格优惠2023-02-16 13:34:45
巴斯夫将裁员6000人 众化工巨头裁员潮再度引发关注2023-02-13 16:49:06
人手不足 韵达快递客服回应大量包裹派送异常没有收到2023-02-07 15:25:20
资本微念与李子柒销声匿迹谁赢？ 微念公司退出子柒文化股东2023-02-02 09:24:38
三星GalaxyS8 S9 S10系统恢复出厂设置一直卡在正在检查更新怎么办2023-01-24 10:10:02
华为Mate50 RS保时捷最新款顶级手机2022多少钱？1.2万元售价外观图片吊打iPhone142023-01-06 20:27:09
芯片常见的CPU芯片封装方式 QFP和QFN封装的区别？2022-12-02 17:25:17
华为暂缓招聘停止社招了吗?官方回应来了2022-11-19 11:53:50
热血江湖手游：长枪铁甲 刚猛热血 正派枪客全攻略技能介绍大全2022-11-16 16:59:09
东京把玩了尼康微单相机Z7 尼康Z7现在卖多少钱?2022-10-22 15:21:55
苹果iPhone手机灵动岛大热:安卓灵动岛App应用下载安装量超100万次2022-10-03 22:13:45
