新型双功能催化剂可降低再生燃料电池重量、体积和成本

2021年10月11日 阅读量:3

      圣路易斯华盛顿大学 (WUSL) 的一个团队为单元式再生燃料电池 (URFC) 中的氧电极开发了一种双功能催化剂。关于他们工作的论文发表在美国国家科学院院刊 (PNAS) 上。

      单元化再生燃料电池 (URFC) 将电解槽和燃料电池的功能结合在一个电池/电堆中,从而降低了重量、体积和资本成本。从理论上讲,URFC 为地面、空间和军事应用提供了许多好处,包括低环境影响和高能量密度。

 

      然而,为了真正高效,URFC 需要双功能催化剂。这意味着,在电解槽模式下,催化剂应促进水分解成氢气和氧气,而在燃料电池模式下,促进它们重新结合成水。

 

      与氢电极不同,铂是一种有效的双功能催化剂,由于氧还原和氧析出的动力学缓慢,因此为氧电极确定合适的催化剂非常具有挑战性。

 

      该团队最终确定并开发了 Pt-Pyrochlore (Pt-Pb 2 Ru 2 O 7-x ),这是一种铂和钌酸铅烧绿石的复合材料,具有很高的双功能性。

      双功能指数 (BI) 是衡量催化剂促进正向和反向反应的能力的指标。合著者、工程学博士生 Kritika Sharma 说,该指数应该很低。“零,理想情况下。” 这种新催化剂的双功能指数为 0.56 伏——与报道的其他催化剂相比非常低。

 

      当用于实验室开发的 URFC 设备时,该催化剂实现了 75% 的往返能效 (RTE),这是此类 URFC 中报告的最高往返效率。

 

      凭借如此高的效率,URFC 将非常适合潜水器、无人机、航天器和空间站等应用,以及离网储能。

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