Angesichts von Umwelt-und Energieproblemen boomt die neue Energie-Automobilindustrie. Ein wichtiger Bestandteil von Elektrofahrzeugen ist im Gegensatz zu herkömmlichen Autos sein Batteriesystem. Unter Ihnen, die Brennstoffzelle nutzt den Wasserstoff als Rohstoff, das Produkt ist das Wasser, ist eine Art von Verschmutzung weniger, die Energie-Umwandlung Effizienz hohe ideale Batterie-System. Doch angesichts der großflächigen Kommerzialisierung haben Brennstoffzellen auch einen großen Kosten Widerstand, seine Hauptleistung in der Batterie Kathode benötigt eine große Anzahl von Edelmetall-Platin-basierten Katalysatoren. Platin-basierte Materialien sind teuer und haben begrenzte Reserven, was die Nachhaltigkeit von Brennstoffzellen und großflächigen Anwendungen erheblich behindert.
Daher ist es dringend erforderlich, eine neue Art von Kathoden Katalysator mit ausgezeichneter Leistung, niedrigem Preis und reichlich Reserven vorzubereiten, um PT-basierte Katalysatoren zu ersetzen. Angesichts der oben genannten Probleme entwarf der Forscher Huangchang vom Qingdao Institute of Bioenergy and Process unter der Leitung des Akademikers Li Yuliang von CAs, der von der Forschungsgruppe für kohlenstoffbasierte Materialien und Energieanwendungen geleitet wird, einen neuen Graphit-Acetylen-basierten Kohlenstoff Material (Hsgdy), das in einigen Kohlenstoffatomen mit Wasserstoff verbunden ist. Die Konzeption und Umsetzung dieses Materials basiert auf der erfolgreichen Synthese und Anwendung einer großen Menge an Graphit basierten Materialien in der frühen Phase der Forschungsgruppe.
Die Ergebnisse wurden in der internationalen Fachzeitschrift Nature-Communications veröffentlicht (Nature Communications, 2018, 9, 3376) und wurden für Highlight-Arbeiten ausgewählt. Dank der einzigartigen Struktur der hsgdy kontrollierte die Forschungsgruppe Carbon-basierte Werkstoffe und Energieanwendungen den Stickstoff mischentyp präzise und integrierte selektiv die effektivsten Pyridine-Stickstoff-Atome in die Kathode der Brennstoffzelle und erreichte so eine hervorragende katalytische Leistung im Nachbehandlungs Prozess. Gleichzeitig verfügt die Hsgdy über eine sechseckige große Pore, deren molekulare Blende von bis zu 1,63 nm dem katalytischen Reaktionsprozess von Reaktanten und Produkten des Massen Transfers förderlich ist. Der elektrochemische Test ergab, dass die hsgdy von Pyridin Stickstoff dotiert war, um kommerzielle Kohlenstoff belastete Platin-Katalysatoren unter alkalischen Bedingungen besser zu sein. Die aktuelle Dichte am 0,85 v-Potenzial ist 1,6-mal so sehr wie bei kommerziellen Kohlenstoff belasteten Platin-Katalysatoren mit besserer Stabilität und Beständigkeit gegen Methanol-Vergiftungen als CO2-geladenes Platin. Pyridine Stickstoff-dotierte hsgdy als neue Brennstoffzelle Kathoden Katalysator, um die traditionellen Platin-basierten Katalysatoren zu ersetzen, zeigt großes Potenzial.
Diese Methode, die das exakte Doping heterogener Atome durch die Strukturgestaltung von Kohlenstoffmaterialien realisiert, bietet auch eine neue Idee für die Zubereitung anderer gedopter Nanomaterialien.
Die Studie wurde von der National Natural Science Foundation of China, dem Frontier Key Project der CAs und der Natural Science Foundation der Provinz Shandong unterstützt.
