近來，中科院大連化學(xué)物理研討所催化根底國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士鄧德會(huì)、研討員潘秀蓮、院士包信和等與潔凈動(dòng)力國家實(shí)驗(yàn)室燃料鋰電池研討部協(xié)作，初次完結(jié)用鐵代替燃料電池催化劑中貴金屬的實(shí)驗(yàn)。相關(guān)研討成果日前在線發(fā)表于《德國使用化學(xué)》。

據(jù)了解，使用氫氣發(fā)電是未來領(lǐng)先可持續(xù)動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)展的主要方針。為了實(shí)現(xiàn)這一方針，作為主要能量變換設(shè)備的質(zhì)子交流膜燃料電池將會(huì)發(fā)揮不行代替的效果。然而，該類燃料電池需求很多的貴金屬，如鉑、鈀、釕等作為催化劑，進(jìn)而影響了其大規(guī)模使用。因而，大幅下降燃料電池電極材猜中的貴金屬含量，并終究選用地球上豐富的“廉”金屬元素徹底代替貴金屬已變成該范疇的嚴(yán)重機(jī)會(huì)和應(yīng)戰(zhàn)。

為此，該研討團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地將鐵基金屬納米粒子限域到具有豆莢狀結(jié)構(gòu)的碳納米管的管腔中，選用該研討組新近研制成功的深紫外光發(fā)射電子顯微鏡，并借助上海光源領(lǐng)先的X射線吸收譜，聯(lián)系理論核算，初次觀察到金屬鐵的活性d電子通過與構(gòu)成碳管壁的碳原子相互效果而“穿過”碳管管壁，使富集在碳管外外表的電子直接催化分子氧的復(fù)原反響。

該實(shí)驗(yàn)和理論研討進(jìn)一步證明，在這一系統(tǒng)中，包裹納米金屬鐵的碳壁阻斷了反響氣體與鐵納米粒子的直接觸摸，從原理上避免了反響過程中活性金屬鐵納米粒子的深度氧化以及反響氛圍中其他有害組分對(duì)催化劑的毒害，從而在根本上處理了納米金屬鐵作為燃料電池陰極催化劑的穩(wěn)定性難題。