创新的催化剂制造方法可以在燃料电池开发方面取得突破

在燃料电池的潜在突破性技术中，科学报告最近发表的一篇文章展示了如何将石墨烯载体包裹在特制的聚合物中，为制备均匀，高活性的金纳米粒子催化剂提供了理想的基础。

燃料电池直接通过燃料的单独氧化和氧气的还原来产生电力。该过程的唯一副产品是水，因为燃料电池不产生温室气体，并且被广泛认为是清洁能源未来的必要条件。

然而，燃料电池中可以产生电的速率是有限的，特别是通过氧还原反应(ORR)，其必须在实际应用中催化。尽管目前的铂基催化剂加速了反应，但它们无助于催化其他反应的倾向，以及它们对反应物中毒的敏感性，限制了它们的整体效用。尽管块状金是化学惰性的，但是金纳米粒子在催化氧还原反应方面令人惊讶地有效，而没有与铂对应物相关的缺点。

然而，实际上制造均匀尺寸的金纳米颗粒催化剂已证明是有问题的。先前的制造方法已经制备了纳米颗粒尺寸太大或太广泛以供实际使用的催化剂。同时，调节粒径的努力倾向于限制金的活性或制造不太稳定的催化剂。

“创造小的，控制良好的颗粒意味着我们需要专注于颗粒成核和颗粒生长，”领导和相应的作者TsuyohikoFujigaya说。“通过将载体包裹在我们用铂成功开发的聚苯并咪唑聚合物中，我们为金纳米粒子创造了更好的支撑环境。”

该团队还测试了这些新型催化剂结构的性能。他们的催化剂具有迄今为止报道的这种反应的最低过电位。共同作者NaotoshiNakashima说：“过电位有点像你开火所需的火花大小。”“虽然我们显然对催化剂的均匀性感到满意，但性能结果表明这可能是ORR反应的一次飞跃，也可能是燃料电池。

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