Перед лицом экологических и энергетических проблем новая отрасль энергетического транспорта переживает бум. Важным компонентом электромобилей, отличных от традиционных автомобилей, являются их аккумуляторные системы. Среди них топливные элементы используют водород в качестве сырья, а продукт - это вода, которая является своего рода загрязнением. Идеальная аккумуляторная система с низкой эффективностью преобразования энергии. Однако перед крупномасштабной коммерциализацией топливные элементы также обладают большей устойчивостью с точки зрения стоимости. Основные характеристики: катодный аккумулятор требует большого количества катализатора на основе платины из драгоценных металлов. Платиновые материалы дороги. Ограниченные запасы сильно затрудняют устойчивость топливных элементов и широкомасштабное применение, поэтому необходимо подготовить катализатор нового типа с отличными характеристиками, низкой ценой и богатыми запасами для замены катализаторов на основе платины.
В ответ на вышеупомянутые проблемы под руководством академика Академии наук Китая Ли Юйляна, Хуан Чаншуй, научный сотрудник Института биоэнергетики и процесса КНР Циндао, Китайская академия наук, возглавил исследовательскую группу по изучению материалов и энергии на основе углерода для разработки новой группы графена-алкина, в которой часть атомов углерода в бензольном кольце связана с водородом. Углеродный материал (HsGDY). Конструкция и реализация этого материала была основана на успешном синтезе и применении большого количества материалов на основе графена на ранней стадии исследовательской группы. Соответствующие результаты были опубликованы в международном журнале Nature Communications, 2018. , 9, 3376), и был выбран в качестве работы с подсветкой.
Благодаря уникальной структуре HsGDY в процессе последующей обработки группа исследований материалов на основе углеродных материалов и энергии точно контролировала тип включения азота и выборочно включала наиболее эффективный атом азота пиридиния для электрокатализа катода на топливных элементах. Для достижения отличных каталитических характеристик HsGDY имеет гексагональные макропоры с молекулярным размером пор 1,63 нм, что выгодно для массопереноса реагентов и продуктов во время каталитической реакции. Обнаружено электрохимическим тестом, что пиридиновый азот смешивается. Неоднородный HsGDY проявляет превосходную активность по сравнению с коммерческими платиновыми катализаторами на основе углерода в щелочных условиях. Его плотность тока при потенциале 0,85 В в 1,6 раза выше, чем у коммерческого платинового катализатора на основе углерода, и он лучше, чем платина на углероде. Стабильность и устойчивость к отравлению метанолом. HsGDY, легированный пиридинием, в качестве нового катодного катализатора на топливных элементах заменяет традиционные катализаторы на основе платины, демонстрируя большой потенциал. Этот метод конструкции структуры углеродных нанотрубок для достижения точного легирования гетероатомов Он также дает новую идею для подготовки других легированных наноматериалов.
Исследование было поддержано Национальным научным фондом Китая, ключевым проектом Китайской академии наук и Фондом естественных наук провинции Шаньдун.
Рисунок: Электрохимические свойства и процесс реакции графиновых материалов, легированных пиридинием
