蓋世汽車訊 燃料電池電動汽車（FCEV）是一種環(huán)保的交通工具，具有充電時間短、續(xù)航里程長等優(yōu)點，或將取代內(nèi)燃機汽車。然而用作燃料電池催化劑的鉑成本過高，導致燃料電池汽車的供應有限。目前對鐵、鈷等非貴金屬催化劑替代鉑進行了廣泛的研究，但由于非貴金屬催化劑的性能和穩(wěn)定性較低，尋找鉑的替代品仍然具有挑戰(zhàn)性。

據(jù)外媒報道，由韓國科學技術研究院（KIST）氫燃料電池研究中心（Hydrogen Fuel Cell Research Center）的Sung Jong Yoo博士領導的研究小組、慶熙大學（Kyung Hee University）的Jinsoo Kim教授和江原大學（Kangwon National University）的 Hyung-Kyu Lim教授進行了聯(lián)合研究，并宣布開發(fā)出一種單原子鈷基催化劑，與當代鈷納米顆粒催化劑相比，其性能和穩(wěn)定性提高了約40%。

圖片來源：KIST

傳統(tǒng)催化劑通常通過熱解合成，其中過渡金屬前體和碳在700-1000℃下混合。然而，由于金屬聚集和低比表面積，通過該工藝獲得的催化劑活性有限。因此，研究人員專注于合成單原子催化劑。然而，先前報道的單原子催化劑只能少量生產(chǎn)，因為所用化學物質(zhì)和合成方法因合成催化劑類型而各不相同。因此，研究賺點關注催化劑的性能改進而不是制造工藝上。

為了解決這個問題，韓國研究人員使用工業(yè)加濕器實施噴霧熱解方法，即對從加濕器獲得的液滴進行快速熱處理從而獲得液滴狀顆粒。該方法可以通過連續(xù)過程實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，并且任何金屬都可以很容易地制成顆粒。由于這些顆粒是通過工業(yè)加濕器制成，因此用于合成金屬顆粒的材料會具有水溶性。

經(jīng)證實，通過該工藝開發(fā)的鈷基單原子催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和燃料電池性能，與傳統(tǒng)鈷催化劑相比，性能提高了40%。鈷基催化劑也會引起燃料電池的副反應；然而，計算科學表明，通過噴霧熱解制造的催化劑會引起燃料電池中的正向反應。

Yo博士澄清說：“通過這項研究，我們已經(jīng)開發(fā)出一種可以顯著改善鈷基單原子催化劑大規(guī)模生產(chǎn)的工藝，并通過仔細分析和計算科學闡明了鈷基催化劑的運行機制。此次研究結果有望成為未來鈷催化劑研究的指示標。未來，我們計劃將研究范圍擴大到環(huán)境催化劑、水電解和電池領域。”

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