新研究為開發堿性膜燃料電池催化劑提供思路

近年來，隨著我國雙碳目標的提出，以堿性膜燃料電池為代表的氫能轉化技術的開發受到重點關注。然而，該技術還存在著相當的技術瓶頸，主要在于電池陽極堿性氫氧化反應中鎳催化劑的活性較低，無法實現對貴金屬催化劑的有效替代，嚴重制約了堿性膜燃料電池的成本與效率。

近日，華中科技大學的研究團隊，在調控鎳活性中心的價層電子分布上，實現了高效氫氣電催化氧化，為開發廉價高效的堿性膜燃料電池催化劑提供了新思路，相關研究成果近日在線發表于《德國應用化學》。

華中科大王得麗、趙旭團隊提出一種獨特的催化劑價電子分布調控策略，通過在超薄氮化鎳納米片催化劑中構造鎳缺陷，誘導氮化鎳中的價電子發生離域或缺失，從而有效調節了堿性氫氧化反應中間體的吸附與轉化過程，顯著降低氫氧化反應能壘。研究表明，在適當的電極載量下，該催化劑在堿性膜燃料電池陽極氫氧化反應中的電流密度可超過商用鉑催化劑，且在循環使用2000次后，性能未見明顯衰減。此外，該催化劑還具備比商用鉑催化劑顯著提升的抗CO毒性。

該論文得到中國科學技術大學在理論計算，中科院高能物理研究所在同步輻射光源方面的幫助。該研究得到了國家自然科學資金以及華中科技大學啟動基金的資助。