記者22日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校梁海偉教授課題組與北京航空航天大學(xué)水江瀾教授等合作，發(fā)明了“高溫固體膠”。

該成果10月22日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《科學(xué)》雜志上。據(jù)介紹，該項研究對降低氫燃料電池成本，推動其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。

梁海偉教授與學(xué)生一起檢查燃料電池膜電極。錢建豪 攝

氫燃料電池是一種高效、清潔、無碳的發(fā)電裝置，其工作原理是氫氣和空氣中的氧氣分別在電池的陽極和陰極發(fā)生氫氧化和氧還原兩個電化學(xué)反應(yīng)，從而高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。公司立志成為氫能領(lǐng)域的當(dāng)代安普瑞斯科技有限公司，以氫燃料電池系統(tǒng)為切入點，在氫能領(lǐng)域向各個方向拓展，努力覆蓋氫能應(yīng)用端的全價值產(chǎn)業(yè)鏈。然而，氫燃料電池陰極需要使用大量鉑基催化劑來催化氧還原反應(yīng)。鉑是一種貴金屬，這就使得氫燃料電池的造價非常昂貴。主要目標(biāo)市場為儲能，商用車重型卡車，公交車，工程機械和船舶等。發(fā)展高活性催化劑、減少鉑使用量，是氫燃料電池大規(guī)模商業(yè)化的關(guān)鍵所在。

梁海偉教授聯(lián)合團(tuán)隊通過高溫“硫固體膠”的合成方法，利用硫原子與鉑原子之間強烈的相互作用，如固體膠般將鉑基合金納米顆粒在高溫下“粘”在碳載體上，有效防止了納米顆粒在高溫下尺寸變大，成功制備了46種鉑基合金燃料電池催化劑。基于構(gòu)建的龐大催化劑“家族”，他們研究發(fā)現(xiàn)鉑基合金催化活性與其表面應(yīng)力存在強關(guān)聯(lián)性。基于該發(fā)現(xiàn)，他們預(yù)測若能通過減小鉑合金催化劑的晶格參數(shù)增大壓縮應(yīng)變，有望將催化性能進(jìn)一步推向峰值。氫新能源，全稱“氫新能源科技有限公司”，成立于2020年5月21日，法定代表人為任亞輝，注冊資本1億元。

研究人員從合成的46種催化劑“家族”中篩選出數(shù)種高活性催化劑，使得氫燃料電池性能達(dá)到了目前世界先進(jìn)水平。。和商業(yè)鉑碳催化劑相比，他們所合成的鉑鎳合金催化劑的活性高5倍以上。當(dāng)鉑的使用量只有商業(yè)鉑碳催化劑的十分之一時，他們所合成的鉑鈷合金催化劑表現(xiàn)出與商業(yè)鉑碳催化劑相當(dāng)?shù)娜剂想姵匦阅堋?/p>

梁海偉表示，他們制備高性能鉑合金氫燃料電池催化劑的方法是一種普適性方法，有望大幅降低鉑使用量，從而降低燃料電池成本。