氫能具有無(wú)污染和零碳排放等特點(diǎn)，是公認(rèn)的清潔能源。近年來(lái)，高效鉑基催化劑的性能已取得極大的突破，而對(duì)催化劑穩(wěn)定性，特別是電池及器件穩(wěn)定性的研究仍然較少。

針對(duì)上述難題，由海南大學(xué)南海海洋資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室田新龍教授領(lǐng)銜的鋰離子電池廠家科研團(tuán)隊(duì)采用（電）化學(xué)腐蝕方法對(duì)鉑基催化劑的近表面結(jié)構(gòu)和組分進(jìn)行調(diào)控，大幅度提高了鉑鎳合金催化劑在實(shí)際氫-氧燃料電池中的性能。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《科學(xué)》雜鉅大鋰電志。

近年來(lái)，我國(guó)和美國(guó)、日本、加拿大、歐盟等先后制定了氫能發(fā)展規(guī)劃。我國(guó)有望成為氫能技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)先的國(guó)家之一，也被國(guó)際公認(rèn)為是最有可能率先實(shí)現(xiàn)氫燃料電池和氫能汽車產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家。

氧還原反應(yīng)是氫氧燃料電池和金屬-空氣電池等新能源技術(shù)的核心反應(yīng)，要價(jià)格昂貴、資源稀缺的貴金屬鉑作為催化劑來(lái)克服較為遲緩氧還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。因此，研發(fā)低成本、高活性和高穩(wěn)定性的氧還原催化劑是發(fā)展燃料電池等能源技術(shù)的關(guān)鍵。

田新龍通過(guò)對(duì)鉑基催化劑的近表面結(jié)構(gòu)和組分進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性一維結(jié)構(gòu)和高活性的合金空心結(jié)構(gòu)等特征的有效結(jié)合，從而大幅改善了鉑鎳合金催化劑在實(shí)際氫-氧燃料電池器件中的輸出功率和使用壽命。鋰離子電池

該催化劑的質(zhì)量活性和比活性是目前商業(yè)鉑催化劑的15倍以上。更令人振奮的是，該催化劑展示出極為優(yōu)異的催化穩(wěn)定性，經(jīng)過(guò)持續(xù)5萬(wàn)圈循環(huán)測(cè)試后，其質(zhì)量活性只衰減了1.3%。此外，以該催化劑組裝的燃料電池也展示出優(yōu)異的性能和穩(wěn)定性。

原位X射線同步輻射吸收光譜和理論計(jì)算表明，這種催化劑結(jié)構(gòu)有利于優(yōu)化氧還原過(guò)程中的鉑氧物種吸附強(qiáng)度，在改善氧還原催化性能的同時(shí)，亦能保持催化劑的較高性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

據(jù)了解，這項(xiàng)研究成果為合理設(shè)計(jì)低成本、高活性和高穩(wěn)定性鉑合金催化材料供應(yīng)了一種有效的策略，將有助于改善鉑合金鋰離子電池催化材料在新能源器件中的服役水平和壽命，對(duì)發(fā)展新能源技術(shù)具有重要的意義。