DMFC电池采用金镍纳米薄膜 优化催化活性和稳定性

直接甲醇燃料电池(DMFC)是一种高效清洁的新型能源,但是所依赖的甲烷氧化反应(MOR)十分缓慢。在燃料电池工作过程中,常用铂催化剂受到中间化学产物影响,有效活性表面积会逐渐降低,因此,基于黄金的替代物很有吸引力。然而,与铂金一样,黄金太稀缺,价格昂贵,不适合在汽车上大规模使用。


据外媒报道,研究人员提出一种制备金镍纳米薄膜的简易方法,既能减少黄金用量,又能优化催化活性和稳定性。此项研究由昆士兰大学的Yusuke Yamauchi领导进行。他表示:“黄金的催化活性很有趣。在常规状态下,不易发生反应。形成纳米结构后,却能在低温环境中,促进各种氧化反应发生。由于铂金不具备长期耐久性,所以,黄金有望取代铂金,成为新一代催化剂。”参与此项研究的院校还有:与早稻田大学、日本国立材料科学研究所、澳大利亚伍伦贡大学、天津大学、青岛科技大学、韩国庆熙大学。


纳米结构金属,特别是纳米多孔金属,可通过多种方法合成,只是相关合成过程大多步骤繁杂,而且需要满足苛刻的条件。在这种情况下,Yamauchi及其同事开发了一种名为“软模板”(soft-templated)方法。在含有聚合物胶束的溶液中,金属前体被电化学还原。胶束作为模板或模具,在金属薄膜中形成孔隙,之后可以利用溶剂轻松去除。他表示:“我们的方法非常简单,也不费时间。通过简单的制备过程,可以合成具有优异电催化活性的介孔双金属金-镍薄膜。”


采用这种简单直接的工艺,可以制备出混合均匀的多孔Au-Ni金属薄膜,孔径为28nm,为其他化学物质的反应提供充足的空间。Yamauchi指出:“此类材料的金属框架稳定且导电性高,很适合电化学应用。由于改性后的化学和电子性质产生协同效应,比起同类单金属合金,介孔双金属合金被认为具有更好的催化活性。”


研究小组认为,在甲烷氧化反应中,比起其他金基催化剂,Au-Ni多孔金属膜表现出的电催化活性更高,非常适用于直接甲醇燃料电池。而且,此项研究所提出的方法,适用于各种金属。Yamauchi表示:“在光学、储能和生物传感方面,这种纳米结构材料开辟了广阔的应用前景。这是极具吸引力的机遇,值得进一步探索。”


相关推荐

水溶性树脂能“调光” 可用于特殊高端涂装领域

  近日,记者从江苏省江阴市科技局获悉,我国科研团队通过近10年对配方、工艺技术的攻关,成功研发出可调光泽水溶性丙烯酸树脂,并在江阴恒兴涂料有限公司(以下简称恒兴涂料)实现量产。相关研究成果填补了国内...

2020-06-02     科技日报

新型玻璃纤维复合材料 为轨道设备穿“盔甲”

  记者近日获悉,由西南交通大学、贵州省材料产业技术研究院与相关应用企业联合完成的“轨道交通高强阻燃型玻璃纤维复合材料和产品的研制及应用”日前在四川成都通过成果鉴定。通过给轨道电力、应急设施“穿上”高...

2020-06-02     科技日报

我国科研人员全球首创轻质液态金属 欲撼动石墨烯霸主地位

以清华大学刘静教授为首的团队全球首次提出“轻质液态金属”概念,并发明了一种前所未有的轻质量液态金属材料。这种材料接近完美:可塑性强、无害(良好的生物安全性)、密度轻,甚至比水的密度还小。在温度调节下该...

2020-05-29     证券时报

中国石化:高密度聚乙烯黑料实现技术突破

证券时报e公司讯,中国石化新闻办近日发布消息,上海石化自主研发的高密度聚乙烯黑色管道料达到国内800毫米以上大口径燃气管道制造性能要求,成功打破国外技术垄断。此前,国产黑料只能用于制造口径小于400毫...

2020-05-29     证券时报网

高强高模聚甲醛纤维制备获专利   

  近日,开滦煤化工研发中心依托唐山开滦化工科技有限公司申报的“一种高强高模聚甲醛纤维及其制备方法”获得发明专利授权。这是该公司在高强高模聚甲醛纤维制备技术方面取得的第二项授权发明专利,也是其在聚甲醛...

2020-05-29     中国化工报

医疗级手套专用糊树脂开发成功   

  近日,沈阳化工股份有限公司研发生产出精品医疗级手套专用糊树脂,日产量约300吨。

2020-05-29     中国化工报