華中科大王得麗團(tuán)隊(duì)在燃料電池催化劑研究中取得新進(jìn)展

原標(biāo)題:華中科技大學(xué)王德利團(tuán)隊(duì)燃料電池催化劑研究取得新進(jìn)展。

近日，國際期刊《能源與環(huán)境科學(xué)》(影響因子38.532)在線發(fā)表了華中科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、教育部能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)材料化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王德利教授團(tuán)隊(duì)的剛剛研究成果:“可實(shí)現(xiàn)可控軌道雜化的氮嵌入鎳納米片和可控軌道雜化與應(yīng)變場(chǎng)的應(yīng)變。堿性電解質(zhì)中增強(qiáng)氫氧化的領(lǐng)域.

陰離子交換膜燃料電池作為一種重要的氫能利用技術(shù)，因其在堿性電解質(zhì)中使用廉價(jià)金屬催化劑的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)而受到廣泛關(guān)注。然而，在堿性電解液中，陽極氫氧化物反應(yīng)(HOR)的動(dòng)力學(xué)比酸性電解液低2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。為了加速AEMFC的商業(yè)化應(yīng)用，開發(fā)高效、低成本的堿性HOR催化劑具有重要意義。

針對(duì)這一問題，王德利教授團(tuán)隊(duì)提出了精確控制金屬Ni的軌道雜化和應(yīng)變場(chǎng)的策略，通過構(gòu)建氮嵌入的鎳納米片，實(shí)現(xiàn)了高活性、低成本的HOR催化劑的開發(fā)(圖1)。一方面，氮的引入可以與相鄰的鎳位產(chǎn)生d-sp軌道雜化，優(yōu)化鎳位對(duì)反應(yīng)中間體H的吸附；另一方面，它還能使鎳晶格產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，增強(qiáng)鎳位對(duì)反應(yīng)中間體OH的吸附，從而顯著加速堿性氫氧化物反應(yīng)過程。因此，氮插層鎳納米催化劑的質(zhì)量活性高達(dá)77.13 A·g-1，是純鎳催化劑的53倍。這一工作為燃料電池氫氧化催化劑的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

圖1氮嵌入鎳納米片及其堿性氫氧化性能

華中科技大學(xué)是該工作的比較好完成單位和通訊單位，化學(xué)化工學(xué)院趙旭副教授是該論文的比較好作者，王德利教授是該論文的通訊作者。本文在理論計(jì)算方面得到了***科學(xué)技術(shù)大學(xué)的支持，在同步輻射光源方面得到了臺(tái)灣省立大學(xué)的支持。該研究得到了國家自然科學(xué)基金(22002046和91963109)和華中科技大學(xué)啟動(dòng)基金(2020kfyXJJS063)的資助。

來源:華中科技大學(xué)

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