華中科大王得麗團隊在燃料電池催化劑研究中取得新進展

原標題:華中科技大學王德利團隊燃料電池催化劑研究取得新進展。

近日，國際期刊《能源與環(huán)境科學》(影響因子38.532)在線發(fā)表了華中科技大學化學化工學院、教育部能源轉(zhuǎn)換與存儲材料化學重點實驗室王德利教授團隊的最新研究成果:“可實現(xiàn)可控軌道雜化的氮嵌入鎳納米片和可控軌道雜化與應變場的應變。堿性電解質(zhì)中增強氫氧化的領域.

陰離子交換膜燃料電池作為一種重要的氫能利用技術，因其在堿性電解質(zhì)中使用廉價金屬催化劑的經(jīng)濟優(yōu)勢而受到廣泛關注。然而，在堿性電解液中，陽極氫氧化物反應(HOR)的動力學比酸性電解液低2-3個數(shù)量級。為了加速AEMFC的商業(yè)化應用，開發(fā)高效、低成本的堿性HOR催化劑具有重要意義。

針對這一問題，王德利教授團隊提出了精確控制金屬Ni的軌道雜化和應變場的策略，通過構建氮嵌入的鎳納米片，實現(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)化鎳位對反應中間體H的吸附；另一方面，它還能使鎳晶格產(chǎn)生拉伸應變，增強鎳位對反應中間體OH的吸附，從而顯著加速堿性氫氧化物反應過程。因此，氮插層鎳納米催化劑的質(zhì)量活性高達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計提供了新的思路。

圖1氮嵌入鎳納米片及其堿性氫氧化性能

華中科技大學是該工作的第一完成單位和通訊單位，化學化工學院趙旭副教授是該論文的第一作者，王德利教授是該論文的通訊作者。本文在理論計算方面得到了中國科學技術大學的支持，在同步輻射光源方面得到了臺灣省立大學的支持。該研究得到了國家自然科學基金(22002046和91963109)和華中科技大學啟動基金(2020kfyXJJS063)的資助。

來源:華中科技大學

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