Confrontado com problemas ambientais e energéticos, a nova indústria automobilística de energia tem crescido em expansão. Um componente importante de veículos elétricos, ao contrário dos carros tradicionais, é seu sistema de bateria. Entre eles, a célula de combustível usa o hidrogênio como matéria-prima, o produto é a água, um tipo de poluição menos, a eficiência de conversão de energia de alta ideal sistema de bateria. No entanto, em face da comercialização em grande escala, as células de combustível também têm uma grande resistência ao custo, o seu principal desempenho no cátodo bateria precisa de um grande número de metais preciosos catalisadores de platina. Materiais baseados em platina são caros e têm reservas limitadas, dificultando enormemente a sustentabilidade das células de combustível e aplicações em larga escala.
Portanto, é urgente preparar um novo tipo de catalisador de cátodo com excelente desempenho, baixo preço e reservas abundantes para substituir catalisadores baseados em PT. Em vista dos problemas acima, a orientação do acadêmico li Yuliang de CAS, o investigador huangchang do Instituto de Qingdao de Bioenergy e de processo, conduzido pelo grupo da pesquisa em materiais e em aplicações carbono-baseados da energia, projetou um catalizador novo do material do carbono da grafite-acetileno-baseado (hsgdy) que seja conectado com o hidrogênio em alguns átomos do A concepção e implementação deste material baseia-se na síntese bem sucedida e aplicação de uma grande quantidade de materiais à base de grafite na fase inicial do grupo de investigação.
Os resultados foram publicados na revista internacional Nature-Communications (Nature Communications, 2018, 9, 3376) e foram selecionados para o trabalho de destaque. Graças à estrutura única do hsgdy, os materiais baseados em carbono e o grupo de pesquisa de aplicações energéticas controlaram com precisão o tipo de mistura de nitrogênio e incorporaram seletivamente os átomos de piridina-nitrogênio mais eficazes no cátodo da célula de combustível, conseguindo assim um excelente desempenho catalítico no processo pós-tratamento. Ao mesmo tempo, o Hsgdy tem um grande poro sextavado, sua abertura molecular de até 1,63 nm, é propício para o processo de reação catalítica de reagentes e produtos de transferência de massa. O teste eletroquímico mostrou que o hsgdy do nitrogênio do piridina dopado era superior aos catalisadores carbono-carregados comerciais da platina circunstâncias alcalinas. A densidade atual no potencial de 0,85 v é 1,6 vezes vezes que de catalisadores de platina comerciais carregados de carbono com melhor estabilidade e resistência ao envenenamento por metanol do que a platina carregada de carbono. A piridina nitrogenada-dopada hsgdy como um novo catalisador de cátodo célula de combustível para substituir os tradicionais catalisadores baseados em platina, mostrando grande potencial.
Este método, que realiza o doping exato de átomos heterogêneos através do projeto da estrutura de materiais de carbono, igualmente fornece uma idéia nova para a preparação de outros nano-materiais dopados.
O estudo foi apoiado pela Fundação Nacional de ciência natural da China, o projeto Frontier Key do CAs e da Fundação de ciência natural da província de Shandong.
