作者乔希·布朗，佐治亚理工学院 佐治亚理工学院的访问研究生郑明·曹正在研究一种可以提高燃料电池催化剂耐久性的技术
信用:克里斯托弗·摩尔 铂长期以来一直被用作催化剂，使氧化还原反应成为燃料电池技术的核心
但是这种金属的高成本是阻碍燃料电池与更便宜的汽车和家庭能源竞争的一个因素
现在，佐治亚理工学院的研究人员已经开发出一种新的铂基催化系统，这种系统比传统的商业系统更耐用，而且有可能使用寿命更长
从长远来看，新系统可以降低燃料电池的生产成本
在7月15日发表在美国化学学会杂志《纳米快报》上的这项研究中，研究人员描述了一种可能的新方法来解决铂催化剂降解的关键原因之一，即烧结，在这一过程中，铂颗粒迁移并聚集在一起，降低了铂的比表面积，导致催化活性下降
为了减少这种烧结，研究人员设计了一种方法，利用微量元素硒将铂颗粒固定在碳载体材料上
佐治亚理工学院的访问研究生郑明·曹说:“有一些策略可以减轻烧结，比如使用大小均匀的铂颗粒来减少它们之间的化学不稳定性。”
“这种使用硒的新方法在铂和碳载体材料之间产生了强的金属-载体相互作用，从而显著提高了耐用性
同时，铂颗粒可以被使用并保持在小的量，以从增加的比表面积中获得高的催化活性
" 这一过程始于将纳米级的硒球装载到商用碳载体的表面
然后硒在高温下熔化，使其扩散并均匀覆盖碳的表面
然后，硒与铂的盐前体反应，生成直径小于两纳米且均匀分布在碳表面的铂颗粒
硒和铂之间的共价相互作用提供了牢固的连接，将铂颗粒稳定地锚定到碳上
华莱士研究所的布罗克家族主席、教授夏有南说:“由此产生的催化剂体系在作为催化剂的高活性和耐久性方面都非常出色。”
佐治亚理工学院和埃默里大学生物医学工程系
由于纳米级铂的比表面积增加，新的催化体系最初显示的催化活性比最先进的商业铂碳催化剂的原始值高3.5倍
然后，研究小组用加速耐久性试验测试了催化系统
即使经过20，000次电势能扫描，新系统的催化活性仍然是商业系统的三倍以上
研究人员在耐久性测试的不同阶段使用透射电子显微镜来检查为什么催化活性保持如此之高
他们发现硒锚有效地保持了大部分铂粒子的位置
“经过20，000次循环后，大部分颗粒仍然留在碳载体上，没有脱离或聚集，”曹说
“我们相信这种类型的催化系统具有很大的潜力，可以作为一种可扩展的方式来提高铂催化剂的耐久性和活性，从而提高燃料电池在更广泛应用中的可行性
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