中國科學技術大學教授曾杰團隊與國家同步輻射實驗室教授鮑駿團隊合作，研制出一種新型氫氧燃料電池陰極催化劑。該催化劑為超立方體框架結構，在氫氧燃料電池陰極反應中表現出高活性和高穩定性，為今后相關電催化劑的設計提供了新思路。該成果日前發表于《美國化學會志》。
燃料電池是一種化學電池，它利用物質發生化學反應時釋出的能量，直接將其變換為電能。當前，電池陰極氧還原反應的鉑基催化劑活性和穩定性較低，制約了電池輸出功率和充放電循環次數，從而增加了整個燃料電池的成本。因此，高活性、高穩定性的陰極催化劑制備，成為氫氧燃料電池研究的熱點與難點。
中國科大團隊受三維立方體向四維超立方體演變的啟發，將鈀鉑均勻合金立方體進行氧化刻蝕，通過精準調控鈀原子的去除和余下鈀原子、鉑原子的重排，得到鈀鉑合金超立方體框架結構。此外，通過調節初始立方體中鈀、鉑兩種元素比例，還可以得到八足體和立方框架結構。
在電池陰極催化測試中，立方框架結構、超立方體結構和八足體結構的單位質量活性，分別達到商用鉑碳催化劑的4.1倍、11.6倍和8.3倍。理論計算表明，超立方體表面晶面的氧吸附能最接近于理論最優值，這一趨勢與實際測試的氧還原活性順序相一致。