URC與斯坦福研發(fā)新催化劑材料 可用于PEM燃料電池

據(jù)外媒報(bào)道，美國加州大學(xué)河濱分校（University of California, Riverside，UCR）的研究人員與斯坦福大學(xué)的同事們將一維多孔摻氮石墨化碳纖維（1D porous nitrogen-doped graphitic carbon fibers）嵌入到氧化還原反應(yīng)（oxygen reduction reaction，ORR）活性催化劑組分中（M/MOx，即：金屬或金屬氧化物納米顆粒物），從而生產(chǎn)出價(jià)格低廉、能效高、經(jīng)久耐用的質(zhì)子交換膜燃料電池（PEM fuel cells）。

研究團(tuán)隊(duì)在期刊Small中談及了多孔摻氮石墨化碳纖維中的金屬/金屬氧化物，特別是Co3O4物質(zhì)，其具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性及觸媒甲醇容忍性（methanol tolerance）。

該研究的牽頭人為美國加州大學(xué)河濱分校伯恩斯工程學(xué)院（Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering）能源創(chuàng)新專業(yè)Winston Chung講席教授David Kisailus牽頭，研究人員利用靜電紡絲聚丙烯腈（electrospinning polyacrylonitrile）纖維形成一維納米結(jié)構(gòu)。

該類纖維還含有過渡金屬（鈷、鎳、鐵）鹽類物質(zhì)，可在還原氣氛（reducing atmosphere）下完成退火處理（annealing），旨在提升納米金屬顆粒物/納米簇的屈服強(qiáng)度，在接近800攝氏度的環(huán)境下對周邊聚合物矩陣的石墨化（graphitization）起到催化作用。

隨后，還會進(jìn)行退火處理，使金屬納米顆粒物氧化，從而產(chǎn)生內(nèi)部連通的石墨—金屬氧化物架構(gòu)，該架構(gòu)的孔道大、活性部位（催化部位，active sites）數(shù)量多，且比表面積較高（specific surface area）。

Kisailus與其團(tuán)隊(duì)正與斯坦福大學(xué)合作，經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，該款新材料的表現(xiàn)可媲美業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)材料——鉑-碳體系，而其成本則相對較低。

Kisailus表示，該款納米復(fù)合物催化材料得益于其石墨纖維材質(zhì)本身，可提供額外的強(qiáng)度及耐用性，從而將其作為燃料電池催化劑來使用，未來還能被用作結(jié)構(gòu)件。