氢燃料电池重大突破：康奈尔大学--不用铂催化剂的PEM燃料电池

氢燃料电池(fuel cell)已经可供商业化许多年，但目前只能使用纯氢气──这对实验室等机构来说很容易采购取得，要大量生产就嫌太贵；就算是最佳的燃料电池设计，也因为掺入取自天然气(有丰富来源)中的氢气所产生的一氧化碳毒化问题，很快就失败退场。

现在，来自美国康乃尔大学(Cornell University)的研究团队相信，他们能利用纳米科技提供一个解决方案，让氢燃料电池的商业化变得可行。

研究人员是在对氢燃料电池可能引起的一氧化碳毒化问题进行分析之后，研发出上述的解决方案。燃料电池会电化分解(electrochemically decompose)氢燃料，透过将其与氧气结合来剥离其电子，然后形成水蒸气──这也是燃料电池唯一的排放物。

传统质子交换膜(PEM)燃料电池，不但需要昂贵的铂/钌合金(platinum/ruthenium-alloy)做为阳极催化剂，这种催化剂也会因为很少量一氧化碳而被毒化。

康乃尔大学能源材料中心(Energy Materials Center)教授Hector Abruna所率领的研究团队，利用纳米科技制造了一种成本比铂/钌合金低廉的催化剂，而且能耐受取自天然气之氢气中的一氧化碳浓度。

这种新型催化剂是由氧化钛(titanium oxide)与涂布了铂纳米粒子薄膜的钨(tungsten)所组成，最高可耐受2%的一氧化碳──这是能毒化纯铂催化剂的一氧化碳浓度之两百倍。

目前的氢燃料电池使用铂/钌合金做为阳极催化剂，康乃尔大学的研究团队则是用新研发的纳米催化剂来取而代之，并可望让燃料电池的商业化更为可行

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目前研究人员已经在实验室中验证了以上的概念，据了解，其燃料电池原型的耐久性表现到目前为止都优于早期失败的传统燃料电池；研究团队现在将确认新架构能够把燃料电池寿命延长到多少程度。

参考文献 http://www.nanoer.net/e/action/ShowInfo.php?classid=4&id=16905

Hongsen Wang; Yao Yang; Francis J. DiSalvo; Héctor D. Abruña*

Multi-functional Electrocatalysts: Ru-M (M=Co, Ni, Fe) for Alkaline Fuel Cells and Electrolyzers

ACS Catal. 2020, DOI: 10.1021/acscatal.9b05621

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.9b05621

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