一个nitrogen-doped碳涂层阳极镍可以催化氢燃料电池的关键反应在成本的一小部分贵金属目前使用,根据康奈尔大学的科学家。
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新发现可以加速氢燃料电池的广泛使用,显示巨大的潜力为高效、清洁能源汽车和其他应用程序。
它是一系列的创新对赫克托·Abruna实验室康奈尔大学在他们不断寻找耐用,活跃的、低成本的催化剂在碱性燃料电池使用。
这个发现使进展使用高效、清洁的氢燃料电池代替化石燃料。
赫克托耳d Abruna,埃米尔·m·Chamot教授,化学与化学生物学系,艺术与科学学院,康奈尔大学亚博老虎机网登录
研究结果已发表在3月21日圣期的美国国家科学院院刊》上亚博老虎机网登录。
昂贵的贵金属铂一样,目前氢燃料电池必须巧妙地催化反应他们雇佣来发电。尽管碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFCs)允许使用著electrocatalysts,他们缺乏必需的耐用性和性能来代替precious-metal-based平台。
燃料电池发电通过氧气还原反应(可怜)和氢氧化反应(小时)。铂是一个完美的两种反应的催化剂,其催化,并且弹性PEM燃料电池在酸性环境中,Abruna解释道。
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科学家的实验著贺南洪electrocatalysts需要解决两个主要问题:低内在活性极强的氢结合能,耐久性和弱因为快速钝化的金属氧化物的形成。
超越这些问题,科学家们设计了一个镍基electrocatalyst nitrogen-doped 2 nm壳组成的碳。
氢燃料电池由一个阳极(氢氧化)包含固体催化剂镍核心封闭的碳壳。当加上一个钴锰阴极氧气(减少),随后的氢燃料电池,完全是precious-metal-free输出超过200毫瓦/厘米2。
镍电极表面的氧化镍物种呈现生动地展示氢氧化反应,Abruna表示。nitrogen-doped碳涂层作为防护层,改善动力学,使反应更快,更有效率。
此外,石墨烯涂层,镍电极的存在停止建立镍氧化物,导致电极寿命大幅度提高。这些电极也有更好的耐受性一氧化碳,迅速毒药白金。
这部小说阳极的使用将极大地降低价格使碱性燃料电池的应用在各种各样的领域。
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这项研究的合作者包括弗朗西斯DiSalvo,化学的约翰·a·纽曼名誉教授;杨姚博士的21;塞缪尔·b·埃克特教授大卫•穆勒的工程在工程学院和卡夫研究所的主任康奈尔大学纳米科学,以及武汉大学的合作者在实验室里林壮族和威斯康辛大学麦迪逊•马诺斯Mavrikakis。亚博老虎机网登录
今年2月,Abruna和团队,包括DiSalvo,发现氮化钴催化剂是一样有效的铂的催化氧还原反应。
这项研究的资金来自多吃碱性食物,例如能源解决方案中心经济能源前沿研究中心由美国能源部科学办公室、基础能源科学、武汉大学和壮族研究小组,中国,中国国家自然科学基金资助。亚博老虎机网登录
茎设施在康奈尔大学材料研究中心通过国家科学基金会辅助材料科学与工程研究中心。亚博网站下载亚博老虎机网登录使用超级计算机的计算工作部分进行了资源在国家能源研究科学计算中心和中心的纳米材料在阿贡国家实验室。亚博网站下载
期刊引用:
高,Y。,等。(2022)一个完全珍贵的不含金属的碱性燃料电池使用镍阳极碳涂层增强性能。美国国家科学院院刊》上亚博老虎机网登录。doi.org/10.1073/pnas.2119883119。
来源:https://cornell.edu