
作为一种环保能源,氢燃料电池具有广泛的应用前景。然而,这种电池中使用的传统催化剂成本高、效率低,阻碍了现有技术的商业化。据外媒报道,东北大学(Northeastern)等机构的研究人员发现了一种新型催化剂,不需要使用贵金属,有望取代常用的铂基催化剂。
在氢燃料电池中,催化剂用以加速能量转换过程,即氧还原反应。东北大学的物理学教授 Arun Bansil 表示,可持续性催化剂应由 " 储量丰富的材料 " 制成,而且当氧气被引入化学反应时,不会产生碳排放。
东北大学的研究人员一直在研究特定种类的催化剂,即所谓的 " 氮配位铁催化剂 "(nitrogen-coordinated iron catalysts),作为潜在的可持续选项。从分子上来说,氮配位铁催化剂被定义为由四个氮原子包围的铁原子。氮原子称为 " 配体 ",可与中心金属原子结合形成更大复合物的分子。
" 这是一个众所周知的结构。"Bansil 表示,通过添加第五个配体(即在四个氮基上再加上一个),可以形成更稳定、更坚固的电催化剂。
第五个配体提高了催化剂的耐用性。" 当氧气被添加到结构中时,第五个配体似乎在设法将铁保持在铁 - 氮平面上。" 如果第五个配体不存在,当氧气进入这些复合物中时,铁就会从铁氮平面上脱落,从而使催化剂 " 不那么持久 "。
研究人员使用 X 射线发射光谱和 M ssbauer 光谱(计算化学中的技术)进行观察,希望能进一步了解这种催化剂的运行机制,以进行合理设计和改良材料。研究人员表示:" 在制备过程中,使用这种计算方法,有助于确定催化剂发生变化时的催化位点。所提供的图片也有助于发现哪些催化剂更稳定。"
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