作为氢经济中的关键电极材料，铂的降解严重缩短了燃料电池等电化学能量转换装置的寿命。据外媒报道，科学家首次澄清了铂原子的运动是催化剂表面降解的原因。
图片来源：半个多世纪以来，铂一直被认为是氧还原反应的最佳催化剂之一，氧还原反应是燃料电池中发生的关键反应之一。然而，为了在运输领域大规模应用氢技术，需要具有长期高活性和稳定性的催化剂，而铂很难满足这些需求。德国基尔大学的科学家与欧洲同步辐射光源、加拿大维多利亚大学、西班牙巴塞罗那大学和德国乌尔里希研究中心合作，发现了铂降解的原因和模式。基尔大学教授奥拉夫·马格努森说：“我们已经获得了一张可以解释其中奥秘的原子图。”为了实现这一目标，研究团队使用了欧洲同步辐射光源的ID31光束线，从各个方面了解了铂电极在电解质溶液中的特性。他们发现了原子在氧化过程中是如何排列的，以及它们在表面上是如何移动的。氧化是导致铂溶解的主要反应。这一发现为原子工程打开了大门。研究人员Jakub Drnec说：“基于这些新知识，我们可以设想靶向纳米颗粒的某些形状和表面排列，以提高催化剂的稳定性。我们还可以通过在表面添加添加剂来抑制不适当的原子运动，从而找到原子运动的方法。”实验是在与实际设备类似的电化学条件下进行的，它是将研究成果转化为燃料电池技术的关键。在氧化过程中，铂的表面会发生快速变化。只能通过新的、非常快速的表面结构表征技术进行测量。基尔大学高灵敏度溶解测量和乌尔里希研究中心高级计算机模拟研究员Timo Fuchs说：“事实上，ESRF联合开发的高能表面X射线衍射方法是唯一能够在真实环境中提供此类信息的技术。”。巴塞罗那大学负责模拟工作的Federico Calle Vallejo说：“只有将不同的表征技术和理论计算相结合，我们才能全面了解铂催化剂中的纳米级原子。“该团队将继续进行实验，以进一步了解模拟催化剂颗粒棱角的模型表面的降解机制。这些结果将提供铂在反应条件下的稳定性图像，帮助研究人员制定合理的策略，并在未来设计更稳定的催化剂。
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