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      清华大学:利用三聚氰胺海绵合成新型催化剂用于燃料电池

      发布人:fengtai 时间:2020-05-09 11:29:57

      清华大学:利用三聚氰胺海绵合成新型催化剂用于燃料电池

       

       来源:材料科技在线(点击跳转)

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      郑州峰泰纳米材料有限公司

           三聚氰胺-海绵基的非贵重燃料电池电催化剂

      郑州峰泰纳米材料有限公司

      (左上)Fe / MS催化剂的SEM图像,具有大量大孔/中孔的3D微纤维网络。 (右上)碳载体上单

      个Fe原子(用橙色圆圈突出显示)的HAADF-STEM图像。(左下)电流密度与Fe / MS催化剂和常

      规Pt / C催化剂的电压。 (右下图)ORR电催化的示意图


      生物体反应例如呼吸,能量转换系统例如燃料电池,在它们的中心会发生氧化还原反应(ORR),

      吸收氧气并产生水或过氧化氢。但该反应需要催化剂,在燃料电池中催化剂通常是昂贵的贵金属铂

      (Pt)。ORR的替代催化剂可以使燃料电池在经济上更具可行性和持续性

      现在,中国清华大学的研究人员认为,他们已经提出了一种有前途的非贵金属电催化剂,来自于

      三聚氰胺海绵的形式为掺杂金属-氮的碳催化剂


      Lin Gan 表示开发一种经济的和高活性的用于ORR的金属电 催化剂对于低温燃料电池的至关重要。

      新型Fe-N掺杂C催化剂(或Fe-N / C)使用低成本的三聚氰胺海绵,以泡沫状三维大孔结构为起

      点。 该材料广泛用于绝缘,隔音和作为粗糙的清洁海绵,由于它表面积很大,具有广泛的孔隙网

      络,使其成为理想的催化剂载体前体材料。 在用Fe盐浸渍海绵之后,将三聚氰胺海绵在氨中退火以

      产生具有N原子的分级微/大孔/中孔的碳骨架,其产生活性Fe-N4位点以进行催化。 较大的表面积

      为反应提供了充足的空间,而多孔网络可以方便反应物进入。


      Gan说 “通过控制退火时间,可以调节孔隙率和氮的化学状态,优化的三聚氰胺 - 海绵衍生的电催

      化剂具有高微孔表面积和分级大孔/中孔有利于物质的传输,从而产生出色的ORR活性。”

      新催化剂在碱性溶液中具有长期稳定性,在10000次循环中性能损失很小,优于商用Pt / C和大多数

      非贵金属催化剂。 与其他非贵金属催化剂一样,与商业Pt / C催化剂相比,Fe-N / C也显示出优异的甲醇耐受性。

      新催化剂代表了用于ORR的贵金属Pt催化剂的高活性替代品。研究人员认为,他们的新型Fe-N / C

      电催化剂是迄今为止发展最好的一种,并且由于其低成本和工业规模扩大的潜力,在燃料电池应用方面非常有前途

      Gan说,“由于其低成本和可大量地合成,三聚氰胺海绵衍生的Fe-N / C电催化剂非常适合实际应

      用,我们现在将催化剂应用于一个真实的质子交换膜燃料电池,该电池具有良好的初始电池性能。

      但是在实际应用之前,需要进一步提高催化剂产率和避免磷杂质。”


      文章来自:materialstoday,原文题目:Sponge makes novel catalyst for fuel cells,

      由材料科技在线团队编译。

      氨基树脂
      主要产品有:行业通用领域,三聚氰胺海绵、车用吸音棉、汽车消音棉、空间吸声体;工业领域,阻燃吸音棉、耐高温海绵、防火软包、阻燃软包;清洁领域,清洁海绵、神奇海绵、纳米海绵、魔术海绵、气凝胶,纳米气凝胶、柔性气凝胶、气凝胶复合材料、二氧化硅气凝胶等。
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