記者11日從中國科學技術大學獲悉，該校曾杰教授團隊與國家同步輻射實驗室鮑駿教授團隊合作，研制出一種新型氫氧燃料電池陰極催化劑。
該催化劑為超立方體框架結構，在氫氧燃料電池陰極反應中表現出高活性和高穩定性，為今后相關電催化劑的設計提供了新思路。該成果日前發表于《美國化學會志》。
燃料電池是一種化學電池，它利用物質發生化學反應時釋出的能量，直接將其變換為電能。當前，電池陰極氧還原反應的鉑基催化劑活性和穩定性較低，制約了電池輸出功率和充放電循環次數，從而增加了整個燃料電池的成本。因此，高活性、高穩定性的陰極催化劑制備，成為氫氧燃料電池研究的熱點與難點。
中國科大團隊受三維立方體向四維超立方體演變的啟發，將鈀鉑均勻合金立方體進行氧化刻蝕，通過精準調控鈀原子去除和余下鈀原子、鉑原子重排，得到鈀鉑合金超立方體框架結構。此外，通過調節初始立方體中鈀、鉑比例，還可以得到八足體和立方框架結構。
在電池陰極催化測試中，立方框架結構、超立方體結構和八足體結構的單位質量活性，分別達到商用鉑碳催化劑的4.1倍、11.6倍和8.3倍。理論計算表明，超立方體表面晶面的氧吸附能最接近于理論最優值，這一趨勢與實際測試的氧還原活性順序相一致。
