为铂催化剂提供燃料电池的黄金促进剂

布鲁克海文化学家RadoslavAdzic将在第233届美国化学学会全国会议期间描述这项研究。

铂是用于加速燃料电池中化学反应的最有效的电催化剂。然而，在燃料电池驱动的电动汽车的停止和行驶期间的反应中，铂溶解。在加速试验中，多达45%的催化剂可能在五天内损失。“铂是目前用于氧气还原反应的最佳单组分催化剂，我们必须找到一种方法来保护它，”Adzic说。在模仿燃料电池环境的实验室条件下，Adzic和布鲁克海文研究团队，包括JunliangZhang，KotaroSasaki和EliSutter，在铂电催化剂中添加了金簇，在模拟加速稳定性测试期间保持完整。在电动汽车中走走停停。

细节：燃料电池将氢气和氧气转化为水，并且作为该过程的一部分，产生电力。当电子释放并形成氢离子时，氢在器件的阳极(电流流入的端子)被氧化;释放的电子为电动机提供电流。这些电子流向阴极(电流流出的端子)以减少氧气，并且在与氢离子的反应中，产生水，燃料电池反应的唯一副产物。铂电催化剂用于加速该过程中涉及的氧化和还原反应，但结果，它们也被氧化(失去电子)并溶解。

在布鲁克海文采用的独特方法中，研究人员通过置换单层铜并将其置于几次扫描电压下，将金置于碳载铂金属纳米粒子上。需要铜来将带电的金颗粒还原成中性原子;然后通过吸附过程，分子或颗粒与表面的结合，方便地形成单层铂。

在Brookhaven的国家同步加速器光源，布鲁克海文功能纳米材料中心的扫描透射显微镜和实验室的电化学技术中使用X射线作为探针，科学家们可以证明用这种方法可以氧化更少的铂。正如预测的那样，在实验室测试期间，铂电催化剂在模拟停止和开始行驶条件的条件下保持稳定。接下来，研究人员将在新墨西哥州DOE洛斯阿拉莫斯国家实验室的真实燃料电池中测试催化剂。

“燃料电池非常有前景的特性已经存在了数十年，”Adzic说。“但直到现在我们才能看到催化剂的活性和质量，找到足够稳定的东西，用于汽车或住宅应用。”

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