韓國研究員開發出一種用于FCEV的單原子鈷基催化劑 將性能提高40%

蓋世汽車訊 燃料電池電動汽車（FCEV）是一種環保的交通工具，具有充電時間短、續航里程長等優點，或將取代內燃機汽車。然而用作燃料電池催化劑的鉑成本過高，導致燃料電池汽車的供應有限。目前對鐵、鈷等非貴金屬催化劑替代鉑進行了廣泛的研究，但由于非貴金屬催化劑的性能和穩定性較低，尋找鉑的替代品仍然具有挑戰性。

據外媒報道，由韓國科學技術研究院（KIST）氫燃料電池研究中心（Hydrogen Fuel Cell Research Center）的Sung Jong Yoo博士領導的研究小組、慶熙大學（Kyung Hee University）的Jinsoo Kim教授和江原大學（Kangwon National University）的 Hyung-Kyu Lim教授進行了聯合研究，并宣布開發出一種單原子鈷基催化劑，與當代鈷納米顆粒催化劑相比，其性能和穩定性提高了約40%。

圖片來源：KIST

傳統催化劑通常通過熱解合成，其中過渡金屬前體和碳在700-1000℃下混合。然而，由于金屬聚集和低比表面積，通過該工藝獲得的催化劑活性有限。因此，研究人員專注于合成單原子催化劑。然而，先前報道的單原子催化劑只能少量生產，因為所用化學物質和合成方法因合成催化劑類型而各不相同。因此，研究賺點關注催化劑的性能改進而不是制造工藝上。

為了解決這個問題，韓國研究人員使用工業加濕器實施噴霧熱解方法，即對從加濕器獲得的液滴進行快速熱處理從而獲得液滴狀顆粒。該方法可以通過連續過程實現大規模生產，并且任何金屬都可以很容易地制成顆粒。由于這些顆粒是通過工業加濕器制成，因此用于合成金屬顆粒的材料會具有水溶性。

經證實，通過該工藝開發的鈷基單原子催化劑表現出優異的穩定性和燃料電池性能，與傳統鈷催化劑相比，性能提高了40%。鈷基催化劑也會引起燃料電池的副反應；然而，計算科學表明，通過噴霧熱解制造的催化劑會引起燃料電池中的正向反應。

Yo博士澄清說：“通過這項研究，我們已經開發出一種可以顯著改善鈷基單原子催化劑大規模生產的工藝，并通過仔細分析和計算科學闡明了鈷基催化劑的運行機制。此次研究結果有望成為未來鈷催化劑研究的指示標。未來，我們計劃將研究范圍擴大到環境催化劑、水電解和電池領域?！?/p>