喬治亞理工與中國、沙特合作研發燃料電池多相催化劑

據外媒報道，格魯吉亞理工學院的研究人員和他們來自中國和沙特阿拉伯的同事共同開發了一種多相催化劑，該催化劑符合合理設計的要求，可以大大改善最新固體氧化物燃料電池陰極的氧還原動力學。

這種催化劑適用于其他儲能和轉換系統，包括金屬-空氣電池、超級電容器、電解槽、染料敏化太陽能電池和光催化。這種催化劑可以用作厚度僅為24納米的涂層，并包含兩種相互連接的納米技術解決方案。首先，它的納米粒子非常容易吸引氧原子，從而捕獲氧分子，從而流入的電子可以與它們快速反應，從而還原陽分子并將它們分裂成兩個單獨的氧離子（均為O2-）。然后，在納米粒子結構中會形成所謂的氧空位，陽離子會被吸附，從而使后者進入催化劑的第二相。第二階段是涂層，該涂層富含氧空位，因此陽離子可以快速穿過涂層并到達其最終位置。氧離子可以快速通過并進入燃料電池后，電離的氫或另一種電子供體（如甲烷或天然氣）會與陽離子反應，然后生成水，最終流出燃料電池。如果氧離子與甲烷發生反應，就會釋放出純二氧化碳，這些二氧化碳可以被捕獲并回收，然后返回燃料電池。在第一階段，有兩種不同類型的納米顆粒在起作用。這兩種納米顆粒都含有鈷，這兩種納米粒子還分別含有鋇和鐠。如果當前的燃料電池要在高工作溫度下使用，它需要包含昂貴的保護涂層和冷卻材料。然而，研究人員認為，這種催化劑可能有助于降低電池的工作溫度，主要是因為它可以降低當前燃料電池化學物質固有的電阻，這可能會降低其材料的總成本。在第二階段中，催化劑為晶格，其中含有鋇、鐠、鈣和鈷（PBCC）。除了催化功能外，PBCC涂層還可以防止電池的陰極退化，從而縮短電池或類似設備的使用壽命。最關鍵的陰極材料包括鑭、鍶、鈷和鐵（LSCF）等金屬，這些金屬已成為行業的標準材料。LSCF的制造體系相當完善。如果將新的催化劑添加到這類產品中，則可以實現上述功能。研究人員也在考慮使用新的催化劑材料，目前正在開發另一種催化劑，以促進燃料電池陽極的氧化反應。據外媒報道，格魯吉亞理工學院的研究人員和他們來自中國和沙特阿拉伯的同事共同開發了一種多相催化劑，該催化劑符合合理設計的要求，可以大大改善最新固體氧化物燃料電池陰極的氧還原動力學。

這種催化劑適用于其他儲能和轉換系統，包括金屬-空氣電池、超級電容器、電解槽、染料敏化太陽能電池和光催化。這種催化劑可以用作厚度僅為24納米的涂層，并包含兩種相互連接的納米技術解決方案。首先，它的納米粒子非常容易吸引氧原子，從而捕獲氧分子，從而流入的電子可以與它們快速反應，從而還原陽分子并將它們分裂成兩個單獨的氧離子（均為O2-）。然后，在納米粒子結構中會形成所謂的氧空位，陽離子會被吸附，從而使后者進入催化劑的第二相。第二階段是涂層，該涂層富含氧空位，因此陽離子可以快速穿過涂層并到達其最終位置。氧離子可以快速通過并進入燃料電池后，電離的氫或另一種電子供體（如甲烷或天然氣）會與陽離子反應，然后生成水，最終流出燃料電池。如果氧離子與甲烷發生反應，就會釋放出純二氧化碳，這些二氧化碳可以被捕獲并回收，然后返回燃料電池。在第一階段，有兩種不同類型的納米顆粒在起作用。這兩種納米顆粒都含有鈷，而這兩種納米粒子……

還分別含有鋇和鐠。如果當前的燃料電池要在高工作溫度下使用，它需要包含昂貴的保護涂層和冷卻材料。然而，研究人員認為，這種催化劑可能有助于降低電池的工作溫度，主要是因為它可以降低當前燃料電池化學物質固有的電阻，這可能會降低其材料的總成本。在第二階段中，催化劑為晶格，其中含有鋇、鐠、鈣和鈷（PBCC）。除了催化功能外，PBCC涂層還可以防止電池的陰極退化，從而縮短電池或類似設備的使用壽命。最關鍵的陰極材料包括鑭、鍶、鈷和鐵（LSCF）等金屬，這些金屬已成為行業的標準材料。LSCF的制造體系相當完善。如果將新的催化劑添加到這類產品中，則可以實現上述功能。研究人員也在考慮使用新的催化劑材料，目前正在開發另一種催化劑，以促進燃料電池陽極的氧化反應。

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