英国两大学研发低成本碳基电催化剂 大幅提升燃料电池的能量密度

据外媒报道,英国萨里大学(Surrey)与伦敦玛丽王后大学(Queen Mary University of London,QMUL)的研究团队制作低成本碳基电催化剂(low-cost carbon based electro-catalysts),该产品可被用于阴离子交换膜燃料电池(anion exchange membrane fuel cells),该款催化剂有助于将燃料电池的能量密度提升至703mW/cm2。相较之下,该领域早前的能量密度仅为50 mW/cm2。

该类催化剂选用了价格便宜的埃洛石(Halloysite)作为模板,利用尿素(urea)及糠醛(furfural)分别作为其氮源(nitrogen source)及碳源(carbon source),糠醛是一种有机化学物,可利用燕麦(oats)、小麦麸(wheat bran)或锯屑(木屑,sawdust)制得。然后,再将上述材料加工为黑色细粉(fine black powder),并将其用作氮掺杂碳电催化剂(nitrogen-doped carbon electro-catalyst)。

该研究项目获得了英国工程与物理科学研究理事会(Engineering and Physical Sciences Research Council)旗下SUPERGEN氢燃料电池中心(SUPERGEN Hydrogen and Fuel Cell Hub)的支持。

目前,燃料电池被用作为一项低碳能源技术,为交通及固定式应用的电气化提供支持,但铂(platinum)等稀有金属催化剂的应用使得该项技术的费用颇为高昂,且难以实现可持续性。

萨里大学高级讲师Qiong Cai博士表示:“非金属电化学催化剂的研究能取得成果,研究团队感到很高兴,这表明未来可利用低成本碳材料实现电催化剂的制备。值得一提的是,本次的研发成功离不开Magdalena Titirici教授的合作,他是伦敦玛丽王后大学可持续材料化学领域的专家,负责就材料合成提供建议。此外,作为萨里大学的材料化学领域的专家,John Varcoe教授及其团队也作出了巨大贡献,他们提供了高性能阴离子交换膜及离聚物(ionomers),为离子交换膜燃料电池领域的相关材料测试给予技术支持。”

“我们认为,目前还有许多工作亟待完成,但团队的研究证明了低成本催化剂可使燃料电池发挥高性能,有助于降低碳排放对全球环境的影响。”