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使燃料电池催化剂非铂化的新型物质开发成功!在酸性电解质中表现出高稳定性和高氧还原催化活性

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摘  要:研究人员开发了一种新型十四元环铁配合物,该配合物在酸性电解质中同时表现出高稳定性和高氧还原催化活性,有望实现燃料电池汽车催化剂向非铂物质的转换。

关键字:十四元环铁配合物、燃料电池催化剂、酸性电解质、高稳定性、高氧还原催化活性、配合物型催化剂

 

 

 

 要点

●开发了一种新型“十四元环铁配合物”,极大地提高了“在酸性电解质中的稳定性”——尝试将铁用作燃料电池汽车催化剂时的课题

●该配合物在酸性电解质中十分稳定,并表现出氧还原催化活性

●作为代替昂贵铂的新型催化剂,有望应用于燃料电池和燃料电池汽车

 

 

概要

 

日本东京工业大学静冈大学的研究人员与日本旭化成株式会社展开合作,成功开发了一种能够使燃料电池的催化剂不使用铂的新型物质。

 

燃料电池通过氢与氧的化学反应来产生电力,装载有燃料电池的燃料电池汽车在发电过程中不会排放温室气体。然而,在目前的市售燃料电池汽车中,每个燃料电池大概使用20g~30g价格昂贵且稀有的铂作为催化剂,这阻碍了燃料电池汽车的普及。作为替代催化剂,到目前为止已经研究了各种金属配合物,例如铁酞菁,其是一种环状化合物,通过将配体的酞菁结合在廉价的铁周围而成,但是,铁酞菁在燃料电池的运行环境中(比如酸性电解质中)却无法表现出实用水平的稳定性。

 

在本项研究中,新合成了一种铁配合物,在该配合物中,作为在其周围固定铁原子的配合物的配体,采用比十六元环的酞菁更加紧凑的十四元环的配体,并通过使用同步辐射光谱的实时分析评价了该配合物的稳定性。评价后发现,该配合物在酸性电解质中的稳定性大大超过了铁酞菁,同时表现出作为燃料电池的催化剂所需的氧还原催化活性和稳定性。本项研究的成果有望为未来燃料电池汽车的普及和其催化剂向非铂催化剂的转换作出巨大贡献。

 

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