在普通厨房微波炉中合成的氢燃料电池的独特催化剂

世界快速增长的能源需求和可持续能源生产的需求迫使当今基于化石燃料的能源系统发生了紧急变化。世界各地的研究小组密切合作，开发具有高效率，低成本和环境兼容性的新型先进能量转换和存储系统。

燃料电池系统代表了低碳排放能源生产的有前途的替代方案。然而，传统的燃料电池受到有效催化剂的需要的限制，以驱动燃料电池中涉及的化学反应。从历史上看，铂及其合金经常被用作燃料电池中的阳极和阴极催化剂，但由于其低丰度，铂的高成本促使研究人员找到基于地球丰富元素的有效催化剂。

“在我们的研究中，我们报道了一种独特的新型合金，钯(Pd)和钨(W)的比例只有一到八，与纯铂催化剂的效率相似。考虑到成本，它会降低40倍，“Umeå大学物理系高级讲师ThomasWågberg说。

对于非常高效率的解释是合金的独特形态。它既不是均质合金，也不是完全隔离的两相系统，而是介于两者之间。

通过先进的实验和理论研究，研究人员表明，该合金由嵌入Pd-W合金中的金属Pd岛组成。岛的大小直径约为1纳米，由10-20个分离到表面的原子组成。Pd岛周围独特的环境产生了特殊的效果，这些特效共同使岛屿成为高效的氧气还原催化热点。

为了在实际应用中稳定纳米颗粒，将它们锚定在有序中孔碳上。通过阻止纳米颗粒在燃料电池测试中熔合在一起，锚定使纳米颗粒长时间保持稳定。

“这种材料的独特形成基于一种合成方法，可以在当地超市购买的普通厨房微波炉中进行。如果我们不使用氩作为保护性惰性气体，那么完全可以合成这个先进的催化剂在我自己的厨房里!“，ThomasWågberg说。

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