英國兩大學研發低成本碳基電催化劑 大幅提升燃料電池的能量密度

據外媒報道，英國薩里大學（Surrey）與倫敦瑪麗王后大學（Queen Mary University of London，QMUL）的研究團隊制作低成本碳基電催化劑（low－cost carbon based electro－catalysts），該產品可被用于陰離子交換膜燃料電池（anion exchange membrane fuel cells），該款催化劑有助于將燃料電池的能量密度提升至703mW／cm2。相較之下，該領域早前的能量密度僅為50 mW／cm2。

該類催化劑選用了價格便宜的埃洛石（Halloysite）作為模板，利用尿素（urea）及糠醛（furfural）分別作為其氮源（nitrogen source）及碳源（carbon source），糠醛是一種有機化學物，可利用燕麥（oats）、小麥麩（wheat bran）或鋸屑（木屑，sawdust）制得。然后，再將上述材料加工為黑色細粉（fine black powder），并將其用作氮摻雜碳電催化劑（nitrogen－doped carbon electro－catalyst）。

該研究項目獲得了英國工程與物理科學研究理事會（Engineering and Physical Sciences Research Council）旗下SUPERGEN氫燃料電池中心（SUPERGEN Hydrogen and Fuel Cell Hub）的支持。

目前，燃料電池被用作為一項低碳能源技術，為交通及固定式應用的電氣化提供支持，但鉑（platinum）等稀有金屬催化劑的應用使得該項技術的費用頗為高昂，且難以實現可持續性。

薩里大學高級講師Qiong Cai博士表示：“非金屬電化學催化劑的研究能取得成果，研究團隊感到很高興，這表明未來可利用低成本碳材料實現電催化劑的制備。值得一提的是，本次的研發成功離不開Magdalena Titirici教授的合作，他是倫敦瑪麗王后大學可持續材料化學領域的專家，負責就材料合成提供建議。此外，作為薩里大學的材料化學領域的專家，John Varcoe教授及其團隊也作出了巨大貢獻，他們提供了高性能陰離子交換膜及離聚物（ionomers），為離子交換膜燃料電池領域的相關材料測試給予技術支持。”

“我們認為，目前還有許多工作亟待完成，但團隊的研究證明了低成本催化劑可使燃料電池發揮高性能，有助于降低碳排放對全球環境的影響。”