氢燃料电池催化剂材料：新型催化剂可用于高温燃料电池

财联社（上海，编辑 黄君芝）讯，与需要充电的二次电池不同，燃料电池是一种以氢气为燃料、氧气为氧化剂，直接通过电化学反应产生电能的环保发电系统。后者类型有很多种，工作温度和电解质材料各不相同。

其中，使用陶瓷电解质的固体氧化物燃料电池（SOFC）正受到越来越多的关注。因为它可以再700摄氏度左右的高温下工作，它提供了各种燃料电池中最高的效率，而且还可以通过蒸汽分解生产氢气。

为了使这项技术商业化，还需进一步提高电池的性能，新型高温催化剂材料亦是备受期待。铂（Pt）基催化剂在燃料电池电极反应中表现出了优异的性能。尤其是，单原子铂催化剂因其独特的功能而被积极研究。然而，在高温下，铂原子不稳定，容易结块。因此，单原子铂催化剂仅用于低温燃料电池。

在这种背景下，韩国科学技术研究院（KIST）的一个研究团队开发出了一种只需要少量铂就能大幅提高性能，并能在高温下稳定运行的催化剂。该研究成功已于近期被刊登在了知名科学期刊《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。

在他们的研究中，整个铂原子都是均匀分布的，即使在高温下也能单独发挥作用而不会结块。实验表明，该方法可使电极反应速率提高10倍以上。它还可以在高达700摄氏度的高温下工作500小时以上，并将发电和制氢性能提高3-4倍。

研究人员称，该技术有望加速下一代环保燃料电池——固体氧化物燃料电池（SOFCs）的商业化进程。在制造过程中，将含有铂和铈离子的溶液注入SOFC的电极，并在燃料电池在高温下工作时合成催化剂。由于无需任何特殊设备就可以轻松地注入电极，因此新开发的催化剂可以很容易地应用于现有的燃料电池制造工艺。

KIST的Kyung-Joong Yoon博士表示，“这项研究开发的催化剂可以利用简单易行的低成本工艺应用于各种固体氧化物燃料电池和高温电化学装置，因此有望加速下一代环保发电和储能装置的开发。基于单原子催化剂即使在700摄氏度以上也能稳定运行，其应用领域将大大拓展，包括高温热化学反应和高温电化学反应。”