氢燃料电池迎重大突破，新型碳涂层镍阳极有望取代贵金属
据报道，美国康奈尔大学（Cornell University）的研究人员发现，一种掺氮、碳涂层的镍阳极可以催化氢燃料电池中的一个重要反应，而其成本仅为目前使用的贵金属的一小部分。
这项新发现可能会加速氢燃料电池的广泛应用。氢燃料电池作为一种高效、清洁的能源，在汽车和其他应用领域有着巨大的前景。这是Héctor D. Abru a实验室的一系列发现之一，他们正在寻找碱性燃料电池中使用的活性、廉价、耐用的催化剂。
研究人员表示，“这一发现在使用高效、清洁的氢燃料电池代替化石燃料方面取得了进展。”这项研究成果已于近期发表在了《美国国家科学院院刊》上。
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目前，氢燃料电池需要昂贵的贵金属，如铂，以有效地催化它们用来发电的反应。尽管碱性聚合物电解质膜燃料电池（APEMFC）能够使用非贵金属电催化剂，但它们缺乏必要的性能和耐久性来取代贵金属基系统。
燃料电池通过氢氧化反应（HOR）和氧还原反应（OOR）发电。研究人员表示，铂是这两种反应的典型催化剂，因为它能有效地催化它们，并且在质子交换膜燃料电池的酸性环境中耐用。
那其他材料呢？研究人员写道，最近的非贵金属HOR电催化剂实验需要克服两个主要挑战：由于氢键能太强而导致的固有活性低，以及由于金属氧化物生成迅速钝化而导致的耐久性差。
为了克服这些挑战，研究人员设计了一种镍基电催化剂Ni@CNx，该催化剂具有掺氮碳制成的2nm外壳。
他们的氢燃料电池有一个阳极（氢被氧化的地方）催化剂，由一个固体镍核组成，由碳壳包围。当与钴锰阴极（氧气被还原）配对时，产生的完全不含贵金属的氢燃料电池每平方厘米输出超过200毫瓦。
研究人员说，镍电极表面镍氧化物的存在大大减缓了氢氧化反应。氮掺杂碳涂层起到了保护层的作用，增强了HOR动力学，使反应速度更快，效率更高。如上图所示，在0.5mg/cm2 的金属负载量下，与 Ni NPs相比，该镍基催化剂Ni@CNx表现出更好的稳定性。
此外，石墨烯涂层在镍电极上的存在阻止了镍氧化物的形成，从而大大提高了电极的寿命。这些电极对一氧化碳的耐受性也要强得多，因为一氧化碳会迅速“毒害”铂。
“这种新型阳极的使用将大大降低价格，使碱性燃料电池在更广泛的领域得到应用。”他们补充说。
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审核：李虹 编辑：戴欣馨联系邮箱：daixinxin@acmi.org.cn
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