Face aux problèmes environnementaux et énergétiques, la nouvelle industrie de l'automobile énergétique est en plein essor. Un élément important des véhicules électriques, à la différence des voitures traditionnelles, est son système de batterie. Parmi eux, la pile à combustible utilise l'hydrogène comme matière première, le produit est l'eau, est un genre de pollution moins, l'efficacité de conversion d'énergie système de batterie idéal. Toutefois, face à la commercialisation à grande échelle, les piles à combustible ont également une grande résistance aux coûts, sa performance principale dans la cathode de batterie a besoin d'un grand nombre de métaux précieux à base de catalyseurs de platine. Les matériaux à base de platine sont coûteux et ont des réserves limitées, ce qui entrave grandement la durabilité des piles à combustible et des applications à grande échelle.
Par conséquent, il est urgent de préparer un nouveau type de catalyseur à cathode avec d'excellentes performances, des prix bas et des réserves abondantes pour remplacer les catalyseurs à base de PT. Compte tenu des problèmes ci-dessus, sous la direction de l'académicien Li zoulikha de la SAE, le chercheur Huangchang de l'Institut de bioénergie et de processus de Qingdao, dirigé par le groupe de recherche sur les matériaux à base de carbone et les applications énergétiques, a conçu un nouveau catalyseur à base de carbone de graphite-acétylène (Hsgdy) qui est relié à l'hydrogène dans quelques atomes de carbone dans l'anneau de benzène. La conception et la mise en œuvre de ce matériel est basée sur la synthèse réussie et l'application d'une grande quantité de matériaux à base de graphite dans les premiers stades du groupe de recherche.
Les résultats ont été publiés dans la revue internationale nature-Communications (nature communications, 2018, 9, 3376) et ont été sélectionnés pour des travaux de mise en évidence. Grâce à la structure unique du hsgdy, le groupe de recherche sur les matériaux et l'application d'énergie à base de carbone contrôlait avec précision le type de mélange d'azote et incorporait sélectivement les atomes de pyridine-azote les plus efficaces dans la cathode de la pile à combustible, obtenant ainsi une excellente performance catalytique dans le processus de post Dans le même temps, le Hsgdy a un grand pore hexagonal, son ouverture moléculaire jusqu'à 1,63 Nm, est propice au processus de réaction catalytique des réactifs et des produits de transfert de masse. Le test électrochimique a montré que la hsgdy de la pyridine dopée à l'azote était supérieure aux catalyseurs de platine à charge commerciale en carbone dans des conditions alcalines. La densité actuelle au potentiel de 0,85 v est de 1,6 fois celle des catalyseurs de platine à charge de carbone commercial avec une meilleure stabilité et une plus grande résistance à l'empoisonnement au méthanol que le platine chargé de carbone. Hsgdy dopée à l'azote de la pyridine comme nouveau catalyseur à cathode de pile à combustible pour remplacer les catalyseurs traditionnels à base de platine, montrant un grand potentiel.
Cette méthode, qui réalise le dopage exact des atomes hétérogènes par la conception de structure des matériaux de carbone, fournit également une nouvelle idée pour la préparation d'autres nano-matériaux dopés.
L'étude a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de la Chine, le projet clé frontière de CAs et la Fondation des sciences naturelles de la province de Shandong.
