伦敦大学玛丽女王出版社 铂纳米粒子修饰石墨烯的透射电子显微照片
黑点是铂纳米粒子，它们所在的灰色薄片是石墨烯支撑材料
信用:帕特里克·卡伦/金明天使 新的研究表明，石墨烯——以特定的方式制造——可以用来制造更耐用的汽车氢燃料电池
在今天发表在《纳米尺度》杂志上的这项研究中，科学家通过一种特殊的、可扩展的技术生产石墨烯，并将其用于开发氢燃料电池催化剂
由伦敦玛丽女王大学和伦敦大学学院(UCL)的科学家组成的研究小组表明，这种新型石墨烯基催化剂比市售催化剂更耐用，性能与之相当
氢燃料电池通过在催化剂的帮助下结合氢和氧将化学能转化为电能
由于反应的唯一副产物是水，它们提供了一种高效且环保的能源
铂是这些燃料电池最广泛使用的催化剂，但其高成本是氢燃料电池商业化的一个大问题
为了解决这个问题，商业催化剂通常是通过将微小的铂纳米颗粒修饰到更便宜的碳载体上来制造的，然而这种材料的耐久性差大大降低了当前燃料电池的寿命
先前的研究表明，石墨烯由于其耐腐蚀性、高表面积和高导电性，可以成为燃料电池的理想支撑材料
然而，迄今为止在大多数实验中使用的石墨烯包含许多缺陷，这意味着预测的改进电阻还没有实现
这项研究中描述的技术通过一锅合成法生产出了用铂纳米粒子修饰的高质量石墨烯
这一过程可以扩大到大规模生产，为广泛的能源应用开辟了石墨烯基催化剂的用途
铂纳米粒子修饰石墨烯的透射电子显微照片
黑点是铂纳米粒子，它们所在的灰色薄片是石墨烯支撑材料
信用:帕特里克·卡伦/金明天使 UCL大学电化学工程教授丹·布雷特教授说:“在不破坏环境的情况下满足全球能源需求是当今最大的挑战之一
氢燃料电池可以提供更清洁的能源，已经在一些汽车上作为汽油或柴油的替代品使用
然而，其广泛商业化的一大障碍是催化剂能够承受能源应用所需的大量循环
我们已经表明，通过使用石墨烯而不是典型的无定形碳作为支撑材料，我们可以制造出超耐用的催化剂
" 研究人员基于美国能源部(DoE)推荐的一种测试，即加速应力测试，证实了石墨烯基催化剂的耐久性。
加速应力测试有意在短时间内对催化剂进行多次快速应力循环，使科学家能够评估新材料的稳定性，而无需在几个月或几年的时间内将其用于运行中的燃料电池
通过这些测试，科学家们表明，与商业催化剂相比，新开发的石墨烯基催化剂在同一测试期间的活性损失降低了约30%
金明天使，博士
D
来自UCL的学生和该研究的主要作者说:“能源部为燃料电池的耐久性设定了测试和目标，一个是模拟正常运行条件的加速压力测试，另一个是模拟启动和关闭燃料电池时经历的高电压
石墨烯领域的大多数研究仅使用推荐的测试之一进行评估
然而，由于我们的材料中含有高质量的石墨烯，因此我们在测试和长时间测试中都获得了高耐久性，这对这些材料的未来商业化非常重要
我们期待将我们的新催化剂融入商业技术，并实现更长寿命燃料电池的优势
" 石墨烯是由排列成六边形晶格的单层碳原子制成的
尽管石墨烯的结构相对简单，但它被认为具有显著的特性，包括高导电性、高透明度和高柔韧性
医生
伦敦玛丽女王大学的可再生能源讲师帕特里克·卡伦说:“多年来，人们对石墨烯及其大量有前景的应用大肆宣传
然而，研究团体仍在等待它的全部潜力被实现，这已经导致了围绕这个被提议的“神奇材料”的一些负面意见
事实上，许多关于石墨烯的研究都使用了有缺陷的石墨烯，这无助于这一观点
我们希望这篇论文能够恢复人们对石墨烯的信心，并表明这种材料在改进技术方面具有巨大的潜力，就像现在和未来的燃料电池一样
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