韩国团队研发新型催化剂可使甲醇燃料动力电池碳壳更坚固【钜大锂电】

由于使用化石燃料造成的环境问题，世界各地的许多科学家都致力于寻找有效的替代品。虽然人们对氢燃料电池寄予厚望，但现实是，运输、储存和使用纯氢都要付出巨大的成本，这使得这一过程在现有技术下具有挑战性。相比之下，甲醇（CH3O3）是一种酒精，不需要冷藏，能量密度更高，运输更容易和安全。因此，向以甲醇为基础的经济转型是一个更现实的目标。

然而，在室温下用甲醇发电需要直接甲醇燃料电池（DMFC），这是一种目前性能低于标准的装置。DMFCs存在的主要问题之一是甲醇的氧化反应，它发生在甲醇的交叉反应中，即从阳极到阴极的过程中。这种反应会导致铂催化剂的降解，而铂催化剂对电池的运行至关重要。虽然已经提出了缓解这一问题的某些战略，但由于成本或稳定性问题，迄今为止没有一项战略是足够好的。

在最近发表在ACS应用材料与界面的研究中，一个来自韩国的科学家团队报告了一个创造性和有效的解决方案。他们通过一个相对简单的过程制造出一种催化剂，这种催化剂由包裹在碳壳内的铂纳米粒子制成。这个壳层形成了一个几乎不可穿透的碳网络，由氮缺陷造成的小孔。虽然DMFC中的主要反应物之一氧可以通过这些“孔”到达铂催化剂，但甲醇分子太大而无法通过碳壳起分子筛的作用，对所需的反应物提供选择性，这些反应物实际上可以到达催化剂的位置。这项研究的负责人、韩国仁川国立大学的吴俊权教授解释说：“这可以防止铂核的不良反应。

科学家们通过实验对制备的催化剂的整体结构和组成进行了表征，并证明氧气可以使其穿过碳壳，而甲醇不能。他们还发现了一种简单易行的方法，通过在热处理过程中简单地改变温度来调节外壳中缺陷的数量。在随后的实验比较中，他们的新型壳式催化剂的性能优于商用铂催化剂，而且稳定性也更高。

过去10年来，权教授一直致力于改进燃料电池催化剂，这项技术可以通过多种方式进入我们的日常生活。”DMFC比锂离子电池具有更高的能量密度，因此可以成为笔记本电脑和智能手机等便携式设备的替代电源，”他说。