耶魯大學研發銀-鈀核殼燃料電池催化劑

美國耶魯大學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構并應用于燃料電池中。

銀-鈀催化劑附著于多壁碳納米管上，不含鉑金成分，在堿性介質的氧化還原反應中對乙醇具有高耐久性。新催化劑具有獨特的核殼結構，外面包裹的較薄的殼體為鈀，其中的核心部分為銀。這種結構的優勢在于其相比傳統的鉑催化劑具有更高的催化活性以及雜質兼容性。銀粒子外部的鈀涂層覆蓋并包裹住多壁碳納米管，進一步減少氧化乙醇中氧分子的含量。

研究者在實驗中發現，電解質中的Ag@Pd/MWNTs多壁碳納米管能夠在含有甲醇和乙醇雜質的環境下基本保持正常性能。在含有甲醇的電解質中，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大，達到1.09毫安/平方厘米。在含有乙醇的電解質中，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，在乙醇電解質中經過耐久性試驗后，銀-鈀多壁碳納米管能夠承受3.5倍于標準鉑催化劑多壁碳納米管的分子質量活動。

研究人員指出，催化劑能否在乙醇雜質環境下發揮正常性能非常重要，因為在燃料電池的粒子轉換中會有大量的粒子擴散并穿過電池中間膈膜，若無法承受乙醇環境，那么粒子轉換效率會大打折扣。雖然鉑一直是優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。