美国国家科学技术研究委员会
显示了使用人工闪电的单原子催化剂合成反应
信用:韩国科学技术研究所 碱性燃料电池(AFC)将氢和氧的化学能转化为电能，同时只产生水作为副产品
这使得它们成为极具吸引力的下一代环保能源
尽管铂催化剂通常用于碱性燃料电池，但是它们价格昂贵，并且当用于碱性燃料电池时还会遇到稳定性方面的挑战
因此，在碳载体上形成的单原子催化剂(SACs)正在成为有希望的下一代替代催化剂
然而，这些单原子催化剂的商业化是困难的，因为在它们的制造中通常采用复杂的合成方法
需要这些复杂的过程来防止金属原子的结合，这与催化剂性能的降低有关
在由韩国科学技术研究院功能复合材料研究中心的金南东博士和氢燃料电池研究中心的Yoon Sung Jong Yoo博士领导的研究小组开展的工作中，电弧被用于生产高性能钴基单原子催化剂
在这里，电弧的新用途(主要用于电焊)导致了原始技术的发展，该技术能够以商业规模(10 g/h)生产廉价且高性能的钴基单原子催化剂
所开发的催化剂显示出比传统铂催化剂高一倍以上的氧还原能力和10倍以上的耐久性
当应用于实际燃料电池时，这些钴基单原子催化剂的性能也明显优于现有的钴基催化剂
这项研究的重点是利用电弧将元素分解成原子态，然后在电弧中进行高能态复合
在混合选定的金属和碳材料后，通过使用电弧将金属分解成原子
在复合过程中，这些金属原子填充了高度结晶的纳米碳晶格中的空间，这意味着催化剂可以在不聚集的情况下合成
结果还表明，这种单原子催化剂合成方法适用于各种过渡金属，包括铂、钴、锰、镍和铁
电弧合成单原子催化剂的示意图
信用:韩国科学技术研究所 博士；医生
KIST的Nam Dong Kim解释了这项研究的意义，他说:“这项研究的关键特征是，我们如何通过增强下一代碱性燃料电池催化剂的功能和耐久性，利用更便宜的催化剂作为昂贵铂催化剂的替代品
他补充说，“我们预计这些催化剂的应用将超越下一代碱性燃料电池的设计和制造过程，扩展到各种其他电化学转化系统，这将极大地有助于建立碳中和和氢经济。”
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