新型材料将超越传统的氧还原反应催化剂

时间:2020-02-18 17:56 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

新型材料将超越传统的氧还原反应催化剂

中国科学院宁波材料技术与工程研究所(NIMTE)的杨明辉教授领导的一个研究小组发现,氮化锆(ZrN)催化剂可能是较昂贵的铂(Pt)催化剂更好的氧还原选择。这项研究发表在《自然材料》杂志上。

大多数电化学能量装置,如燃料电池和金属空气电池,需要催化剂以可接受的速度提高功率。氧还原反应(ORR)是电化学能量器件中最基本的反应之一,对器件的功率传递有着重要的影响。

铂是目前应用最广泛的ORR催化剂。然而,它是一种很难获得的金属(地壳37 ppb),成本高(2018年平均价格为28.3 g-1美元),这限制了电化学能量器件的大规模应用。

为了解决这一问题,课题组采用适当温度下的尿素玻璃路线制备了ZrN纳米颗粒(NPs),该纳米颗粒可以替代甚至超过高成本的Pt作为碱性条件下氧还原的催化剂。

合成的ZrN NPs具有较高的氧还原性能,其活性与传统Pt/C商用催化剂相同。此外,在0.1米KOH的解决方案,这两个材料显示相同的halfwave潜在(E1/2 = 0.80 V)和ZrN表现出更高的稳定性(ΔE1/2 = 3 mV)比Pt / C催化剂(ΔE1/2 = -39 mV) 1000年之后或者周期。此外,在锌空气电池中,ZrN比Pt/C具有更高的功率密度和可循环性。

ZrN具有成本低、活性高、稳定性好等优点,有利于促进电化学能量转换的大规模应用,是一种优秀的辅助催化剂。

此外,这一工作可以为进一步研究经济有效的氮化物催化剂,为清洁能源的广泛应用铺平道路。

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