仁川国立大学利用碳壳保护铂催化剂 提升甲醇燃料电池性能

化石燃料的使用很容易造成环境污染，因此许多科学家致力于寻找有效的替代能源。人们对氢燃料电池有很高的期望，但运输、储存和使用纯氢的高昂成本对当前技术构成了挑战。相比之下，甲醇（CH3O3）不需要制冷，具有更高的能量密度，易于运输，并且具有更高安全性。

直接甲醇燃料电池（DMFC）可以在室温下由甲醇发电，但其性能有待提高。这种电池的主要问题之一是甲醇氧化反应不能令人满意。在甲醇从负极转移到正极的过程中，这种反应会导致铂催化剂的降解，影响电池的运行。研究人员已经提出了一些相关的解决方案，但由于成本或稳定性问题，尚未找到有效的策略。据外媒报道，韩国科学家提出了一种有效的创新解决方案，用一种相对简单的方法，将铂纳米颗粒封装在碳壳中，制成催化剂。这种外壳可以形成几乎不可穿透的碳网络，并由于氮缺陷而形成小开口。氧气作为DMFC中的主要反应物之一，可以通过这些“孔”到达铂催化剂，而较大的甲醇分子则无法通过。作为这项研究的领导者，韩国仁川国立大学的Oh Joong Kwon教授表示：“碳壳可以充当分子筛，选择所需的反应物。这些反应物可以真正到达催化剂位置，防止与铂核发生不良反应。“科学家们通过实验表征了制备的催化剂的整体结构和组成，并证明氧气可以通过碳壳，而甲醇不能。他们还发现了一种简单直接的方法，可以通过简单地改变温度来调整热处理过程中碳壳中的缺陷数量。随后的对比实验表明新型壳催化剂的性能优于市售铂催化剂，具有更高的稳定性。在过去的10年里，Kwon教授一直致力于改进燃料电池催化剂，旨在以各种方式将这项技术融入日常生活。随着气候变化问题日益严重，寻找可持续的替代燃料将成为人类的首要目标之一，这项研究使我们朝着这个目标又迈进了一步。

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