轻工化工学院刘全兵、党岱两位副教授在高性能燃料电池电催化剂领域取得重要进展-皇冠国际
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轻工化工学院刘全兵、党岱两位副教授在高性能燃料电池电催化剂领域取得重要进展
2018年12月06日  浏览量: 来源:轻工化工学院 编辑:朱小翠

本网讯  近日,皇冠国际刘全兵、党岱两位副教授在高性能燃料电池电催化剂领域取得重要进展,题为“Structurally Ordered Fe3Pt Nanoparticles on Robust Nitride Support as a High Performance Catalyst for the Oxygen Reduction Reaction”的研究成果发表在国际能源材料领域的权威期刊Adv. Energy Mater.(IF=21.8,一区Top期刊)。该论文针对燃料电池催化剂成本和稳定性的问题,提出了以耐腐蚀金属氮化物为载体负载低铂高效Fe3Pt金属间化合物催化剂的设想,耐腐蚀氮化物为载体解决了常规碳载体易电化学腐蚀的问题,低铂有序结构的Fe3Pt金属间化合物催化剂降低的铂的用量,并提高了催化剂的稳定性。该研究了为发展低成本、高性能的燃料电池催化剂提供了新的研究思路。刘全兵为本论文第一作者,党岱为该论文的共同作者,皇冠国际为论文第一作者单位;论文的合作单位有:华南理工大学、美国德克萨斯大学奥斯汀分校以及橡树岭国家实验室。

氢氧燃料电池是一种洁净高效、安全环保的新能源技术,燃料电池汽车是我国新能源汽车的重要发展方向。在国务院编制的《中国制造2025》规划细则中,明确提出了在2020年前扩大燃料电池汽车运行规模,实现5000辆的运行规模,到 2030年,燃料电池汽车达到百万量级商业化的目标。当前各地政府针对各自的基础制定了相关的燃料电池发展规划。阴极氧还原反应是燃料电池的核心催化反应之一,因为ORR的动力学缓慢需要较高的铂载量,导致了燃料电池的高成本,从而制约燃料电池的商业化。传统降低Pt载量,提高Pt的利用率的方法是铂与过渡金属形成合金,但这些合金催化剂在耐久性和抗腐蚀方面存在缺陷,本论文通过构筑有序结构Fe3Pt金属间化合物,并协同金属氮化物载体共同作用,大大提高了催化剂的活性和稳定性,在0.9V电位下,该催化剂的质量活性高达673.5 mA mg-1Pt(是商业Pt/C催化剂的五倍),达到了美国能源部提出的2020年目标(440 mA mg-1Pt)。稳定性试验表明,改催化剂的耐久性要远高于无序结构的Fe3Pt/C和Pt/C催化剂。该工作对新型高效燃料电池电催化剂的设计和开发具有重要指导意义。

作者简介

刘全兵,博士,硕士生导师,皇冠国际“青年百人计划”特聘副教授,具有较丰富的锂离子电池技术工程开发经验。目前主要从事新能源材料与器件方面基础研究和技术开发,包括锂离子电池、燃料电池、超级电容器、锂硫电池等。

党岱,博士,硕士生导师,皇冠国际“青年百人计划”特聘副教授。主要从事能量转化和储存器件的设计和研发,包括低温质子交换膜燃料电池、超级电容器、锂离子电池和金属空气电池相关领域的研究;重点开展低铂、非铂电催化剂的相关研究,以及PEMFC膜电极催化层结构的设计。 

论文链接:https://doi.org/10.1002/aenm.201803040