耶魯大學(xué)研發(fā)新型催化劑可用于汽車燃料電池

    耶魯大學(xué)研究人員近日合成了銀-鈀核殼（silver-palladium core-shell）燃料電池催化劑，可支持多壁納米碳管結(jié)構(gòu)并應(yīng)用于燃料電池中。

    新的催化劑不含鉑金成分，在堿性介質(zhì)（alkaline media）的氧化還原反應(yīng)中對(duì)乙醇具有的高耐久性。

    銀-鈀催化劑附著于多壁碳納米管上

    新的催化劑具有獨(dú)特的核殼結(jié)構(gòu)，外面包裹的較薄的殼體為鈀，其中的核心部分為銀。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于其相比傳統(tǒng)的鉑催化劑具有更高的催化活性以及雜質(zhì)兼容性（tolerance for impurities）。銀粒子外部的鈀涂層覆蓋并包裹住多壁碳納米管，進(jìn)一步減少氧化乙醇中氧分子的含量。

    研究者在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，電解質(zhì)中的Ag@Pd/MWNTs多壁碳納米管能夠在含有甲醇和乙醇雜質(zhì)的環(huán)境下基本保持正常性能。在含有甲醇的電解質(zhì)中，采用Ag@Pd/MWNTs催化劑的多壁碳納米管的電流密度下降了0.18毫安/平方厘米，若采用鉑催化劑，電流密度下降幅度則提升至0.97毫安/平方厘米，而單采用鈀催化劑，電流密度下降幅度也相當(dāng)大，達(dá)到1.09毫安/平方厘米。在含有乙醇的電解質(zhì)中，采用Ag@Pd/MWNTs催化劑的多壁碳納米管的電流密度下降了0.12毫安/平方厘米，鉑催化劑與鈀催化劑的配置則分別使電流密度下降0.87毫安/平方厘米和2.13毫安/平方厘米。

    此外，在乙醇電解質(zhì)中經(jīng)過(guò)耐久性試驗(yàn)后，銀-鈀多壁碳納米管能夠承受3.5倍于標(biāo)準(zhǔn)鉑催化劑多壁碳納米管的分子質(zhì)量活動(dòng)。由于銀-鈀催化劑的高活性、耐用性可以作為燃料電池陰極材料的良好催化劑。

    研究人員指出，催化劑能否在乙醇雜質(zhì)環(huán)境下發(fā)揮正常性能非常重要，因?yàn)樵谌剂想姵氐牧Ｗ愚D(zhuǎn)換中會(huì)有大量的粒子擴(kuò)散并穿過(guò)電池中間膈膜，若無(wú)法承受乙醇環(huán)境，那么粒子轉(zhuǎn)換效率會(huì)大打折扣。雖然鉑一直是優(yōu)秀的燃料電池催化材料，但其稀缺性很大程度上阻礙了其大量使用。銀-鈀催化劑結(jié)構(gòu)能夠成為代替鉑催化劑的一種有效手段。