纳米催化剂可令燃料电池更高效

据发表在《应用催化杂志B：环境》上的一项研究，Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology （DGIST）的研究人员已经开发出了可以降低清洁能源燃料电池总成本的纳米催化剂。

聚合物电解质膜燃料电池就是将氢燃料与氧反应时产生的化学能转变为电能。虽然聚合物电解质膜燃料电池是一种自成一体、可移动的清洁能源——就像美国航天飞机上使用的碱性燃料电池——但它们目前依赖于昂贵的材料。此外，因为用于催化这些化学反应的物质会降解，这就引起了科学研究者对材料的可再利用性和可行性的关注。

DGIST能源材料科学家Sangaraju Shanmugam和他的团队已经为聚合物电解质膜燃料电池开发出了能够降低整体制造成本的活性和耐用催化剂。该催化剂为氮掺杂的碳纳米棒，在其表面附有二氧化铈和钴纳米颗粒。二氧化铈（CeO2）是铈和氧的结合物，是一种廉价环保的半导体材料，并且具有良好的氧还原能力。

这种纤维是用一种被称为静电纺丝的技术制造的，在该种技术中，利用高压作用于液滴，形成一个带电的液体射流，然后在飞行过程中将其干燥成均匀的纳米粒子。研究人员的分析证实，颗粒状的二氧化铈和钴均匀分布在碳纳米棒中，使得催化剂促进发电的能力得到提高。

通过对两种重要的能量转换和储存化学反应——氧还原反应和析氧反应的研究，科学家发现，氮掺杂碳纳米棒催化剂上的二氧化铈负载钴比纯钴氮掺杂碳纳米棒催化剂和铂/碳催化剂具有更强的活性和耐久性。

研究人员认为，二氧化铈是最具应用前途的材料之一，与钴一起用于氮掺杂碳纳米棒，可以生产稳定的催化剂，从而增强聚合物电解质膜燃料电池的电化学稳定性。