耶魯大學(xué)研發(fā)銀-鈀核殼燃料電池催化劑

美國耶魯大學(xué)研究人員近日合成了銀 -鈀核殼（silver-palladium core-shell）燃料電池催化劑，可支持多壁碳納米管結(jié)構(gòu)并應(yīng)用于燃料電池中。

銀-鈀催化劑附著于多壁碳納米管上，不含鉑金成分，在堿性介質(zhì)的氧化還原反應(yīng)中對乙醇具有高耐久性。新催化劑具有獨(dú)特的核殼結(jié)構(gòu)，外面包裹的較薄的殼體為鈀，其中的核心部分為銀。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于其相比傳統(tǒng)的鉑催化劑具有更高的催化活性以及雜質(zhì)兼容性。銀粒子外部的鈀涂層覆蓋并包裹住多壁碳納米管，進(jìn)一步減少氧化乙醇中氧分子的含量。

研究者在實驗中發(fā)現(xiàn)，電解質(zhì)中的Ag@Pd/MWNTs多壁碳納米管能夠在含有甲醇和乙醇雜質(zhì)的環(huán)境下基本保持正常性能。在含有甲醇的電解質(zhì)中，采用Ag@Pd/MWNTs催化劑的多壁碳納米管的電流密度僅下降0.18毫安/平方厘米；若采用鉑催化劑，電流密度下降幅度則提升至0.97毫安/平方厘米；而單采用鈀催化劑，電流密度下降幅度也相當(dāng)大，達(dá)到1.09毫安/平方厘米。在含有乙醇的電解質(zhì)中，采用Ag@Pd/MWNTs催化劑的多壁碳納米管的電流密度下降了0.12毫安/平方厘米，鉑催化劑與鈀催化劑的配置則分別使電流密度下降0.87毫安/平方厘米和2.13毫安/平方厘米。

此外，在乙醇電解質(zhì)中經(jīng)過耐久性試驗后，銀-鈀多壁碳納米管能夠承受3.5倍于標(biāo)準(zhǔn)鉑催化劑多壁碳納米管的分子質(zhì)量活動。

研究人員指出，催化劑能否在乙醇雜質(zhì)環(huán)境下發(fā)揮正常性能非常重要，因為在燃料電池的粒子轉(zhuǎn)換中會有大量的粒子擴(kuò)散并穿過電池中間膈膜，若無法承受乙醇環(huán)境，那么粒子轉(zhuǎn)換效率會大打折扣。雖然鉑一直是優(yōu)秀的燃料電池催化材料，但其稀缺性很大程度上阻礙了其大量使用。由于銀-鈀催化劑具有高活性和耐用性，可以作為燃料電池正極材料的良好催化劑。