蓋世汽車訊 作為氫經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵電極材料，鉑降解嚴(yán)重縮短了電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換裝置的壽命，如燃料電池等。據(jù)外媒報(bào)道，科學(xué)家首次闡明，鉑原子移動(dòng)是導(dǎo)致催化劑表面降解的原因。

圖片來源：esrf官網(wǎng)

半個(gè)多世紀(jì)以來，鉑一直被認(rèn)為是氧還原反應(yīng)的最佳催化劑之一，這是燃料電池中發(fā)生的關(guān)鍵反應(yīng)之一。然而，要在交通領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用氫技術(shù)，需要具有長期高活性和穩(wěn)定性的催化劑，鉑很難滿足這些需求。

德國基爾大學(xué)（Kiel University）的科學(xué)家們，與歐洲同步輻射光源（ESRF）、加拿大維多利亞大學(xué)（University of Victoria）、西班牙巴塞羅那大學(xué)（University of Barcelona）和德國尤里希研究中心（Forschungszentrum Julich）合作，發(fā)現(xiàn)了鉑降解的原因和方式?；鶢柎髮W(xué)教授Olaf Magnussen表示：“我們得到了可以解釋其中奧妙的原子圖?！?/span>

為了達(dá)到這一目的，研究團(tuán)隊(duì)利用歐洲同步輻射光源（ESRF）的ID31光束線，從各個(gè)方面了解電解質(zhì)溶液中鉑電極的特性。他們發(fā)現(xiàn)了原子在氧化過程中如何排列，及其在表面上的移動(dòng)方式，氧化是導(dǎo)致鉑溶解的主要反應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)打開了原子工程學(xué)的大門。研究人員Jakub Drnec稱，“在這些新知識(shí)的基礎(chǔ)上，我們可以設(shè)想將納米顆粒的某些形狀和表面排列作為目標(biāo)，以提升催化劑的穩(wěn)定性。我們也可以找到原子的移動(dòng)方式，通過在表面添加添加劑，抑制原子的不當(dāng)移動(dòng)?！?/span>

在與實(shí)際裝置類似的電化學(xué)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是將研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為燃料電池技術(shù)的關(guān)鍵?！霸谘趸^程中，鉑的表面會(huì)迅速發(fā)生變化。只有通過新的、非?？焖俚谋砻娼Y(jié)構(gòu)表征技術(shù)，才能進(jìn)行測量?；鶢柎髮W(xué)的研究人員Timo Fuchs表示：“事實(shí)上，在ESRF共同開發(fā)的高能表面X射線衍射方法，是唯一能夠在真實(shí)環(huán)境中提供此類信息的技術(shù)?！?/span>

這項(xiàng)研究的成功在于結(jié)合了ESRF的X射線測量、尤里希研究中心的高靈敏度溶解測量以及高級計(jì)算機(jī)模擬。巴塞羅那大學(xué)負(fù)責(zé)模擬工作的Federico Calle-Vallejo說：“只有將不同表征技術(shù)和理論計(jì)算結(jié)合起來，才能提供鉑催化劑中納米級原子的全貌?！?/span>

該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解模擬催化劑顆粒邊緣和角落的模型面的降解機(jī)制。這些結(jié)果將提供鉑在反應(yīng)條件下的穩(wěn)定性圖像，幫助研究人員制定合理的策略，在未來設(shè)計(jì)出更加穩(wěn)定的催化劑。

來源：蓋世汽車