东北大学开发新型非贵金属催化剂 有望用于氢燃料动力电池

2023-03-07      359 次浏览

作为一种环保能源,氢燃料动力电池具有广泛的应用前景。然而,这种电池中使用的传统催化剂成本高、效率低,阻碍了现有技术的商业化。据外媒报道,东北大学(Northeastern)等机构的研究人员发现了一种新型催化剂,不要使用贵金属,有望取代常用的铂基催化剂。


(:东北大学)


在氢燃料动力电池中,催化剂用以加速能量转换过程,即氧还原反应。东北大学的物理学教授ArunBansil表示,可持续性催化剂应由储量丰富的材料制成,而且当氧气被引入化学反应时,不会出现碳排放。


东北大学的研究人员一直在研究特定种类的催化剂,即所谓的氮配位铁催化剂(nitrogen-coordinatedironcatalysts),作为潜在的可持续选项。从分子上来说,氮配位铁催化剂被含义为由四个氮原子包围的铁原子。氮原子称为配体,可和中心金属原子结合形成更大复合物的分子。


这是一个众所周知的结构。Bansil表示,通过添加第五个配体(即在四个氮基上再加上一个),可以形成更稳定、更坚固的电催化剂。


第五个配体提高了催化剂的耐用性。当氧气被添加到结构中时,第五个配体似乎在设法将铁保持在铁-氮平面上。假如第五个配体不存在,当氧气进入这些复合物中时,铁就会从铁氮平面上脱落,从而使催化剂不那么持久。


研究人员使用X射线发射光谱和Mössbauer光谱(计算化学中的技术)进行观察,希望能进一步了解这种催化剂的运行机制,以进行合理设计和改良材料。研究人员表示:在制备过程中,使用这种计算方法,有助于确定催化剂发生变化时的催化位点。所供应的图片也有助于发现什么催化剂更稳定。


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