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研究人員開發(fā)出高效非貴金屬陽極催化劑可顯著提升燃料電池耐久性

文章來源：新能源網(wǎng) 更新時間：2025-07-22 16:40:17

　科技日報訊（記者吳長鋒）記者7月17日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校教授高敏銳與教授唐凱斌團(tuán)隊合作，找到了一種銅摻雜改性的鉬鎳基合金催化劑，成功解決了陰離子交換膜燃料電池啟停過程中的陰極腐蝕難題。該催化劑在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)異的氫氧化反應(yīng)催化活性和對氧還原反應(yīng)的惰性。這種獨特的雙功能特性使其能夠有效抑制啟停階段由寄生氧還原反應(yīng)引發(fā)的瞬時界面電位驟升，從而保護(hù)陰極。相關(guān)研究論文發(fā)表于國際期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》。

　　作為一種清潔高效的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，氫燃料電池的耐久性和成本是規(guī)模化應(yīng)用的主要瓶頸。其中，啟停過程中的反向電流衰減現(xiàn)象導(dǎo)致的陰極腐蝕是影響耐久性的關(guān)鍵問題。在啟停過程中，陽極會形成氫氣和空氣共存區(qū)域，引發(fā)寄生氧還原反應(yīng)，產(chǎn)生超過1.5伏特的界面電位差，導(dǎo)致陰極碳載體和催化劑嚴(yán)重氧化降解。傳統(tǒng)解決方案依賴惰性氣體吹掃等復(fù)雜系統(tǒng)或昂貴的抗腐蝕材料，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。

　　研究團(tuán)隊通過微波加熱和后續(xù)熱處理成功制備了鉬鎳基合金催化劑，并將其用作陰離子交換膜燃料電池陽極催化劑的膜電極組件，進(jìn)行模擬啟停循環(huán)測試。結(jié)果顯示，相比傳統(tǒng)的鉑/碳陽極，使用該催化劑的電池在啟停過程中陰極電位躍遷從1.4伏特大幅降低至安全范圍。經(jīng)過10次啟停循環(huán)后，陰極催化劑層厚度幾乎保持不變，陰極電荷轉(zhuǎn)移阻抗的增幅也遠(yuǎn)低于鉑/碳，峰值功率密度保持率達(dá)61%，顯著優(yōu)于鉑/碳的28%和未摻雜鉬鎳合金的47%，陰極腐蝕現(xiàn)象近乎消失。

　　研究人員介紹，這項研究開發(fā)的高效非貴金屬陽極催化劑，為解決燃料電池啟停過程中的關(guān)鍵反向電流衰減問題提供了一種簡便有效的方案，無需復(fù)雜的系統(tǒng)改造即可顯著提升電池耐久性。

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