江苏大学在新型燃料电池技术领域取得突破性进展

2021-01-22 09:21:35 新材料科讯

近日,江苏大学、美国纽约州立大学布法罗分校、美国特拉华大学和美国佛吉尼亚理工大学合作在新型燃料电池技术领域取得突破性进展。该成果2021年1月14日在线发表于国际著名学术期刊Energy & Environmental Science(影响因子:30.289)杂志。

传统的燃料电池研究涉及氢燃料电池,而该报道中研究人员利用绿色、廉价的氨为燃料,设计研究了直接氨燃料电池,作为一种以氮为基础的液体燃料,氨的储存、运输和分配比氢便宜,并且可避免其它液体燃料的二氧化碳排放,这种强大的燃料可供用于小轿车、卡车、公共汽车等交通运输工具。然而,这项研究的挑战在于氨比氢更难氧化和氨在质子交换膜燃料电池中不起作用,这使得氨燃料电池比氢燃料电池产生更少的功率。

传统的阳极催化剂通常为碳载铂纳米粒子,但它难以满足氨氧化(AOR)需转移十二个电子的缓慢动力学过程,研究人员通过铂基合金结构以及载体的优化制备获得了氧化物和碳复合载体负载的铂铱锌三元合金纳米粒子新型催化剂,合金中铱的引入有利于降低催化剂的AOR起始电位,锌的引入可抑制催化剂表面对氢的吸附而利于氨的吸附,合金纳米粒子和氧化物间的界面是AOR反应的主要活性中心。通过对催化剂的优化以及使用高效的阴离子交换膜,研究人员实现了新型直接氨燃料电池功率密度的大幅提升,其最大功率密度为每平方厘米314毫瓦,这弥补了与氢相比的大部分性能差距。

杨娟团队和纽约州立大学布法罗分校Gang Wu团队、特拉华大学Yushan Yan团队、佛吉尼亚理工大学Hongliang Xin团队合作完成了该项工作。团队青年教师李毅为第一作者,杨娟、Gang Wu、Hongliang Xin和Yushan Yan为共同通讯作者。项目得到了国家自然科学基金和国家留学基金委项目的资助。

来源:江苏大学

文章链接:

https://doi.org/10.1039/D0EE03351K

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