清華大學：利用三聚氰胺海綿合成新型催化劑用于燃料電池

三聚氰胺海綿廠家

三聚氰胺-海綿基的非貴重燃料電池電催化劑

三聚氰胺海綿廠家

（左上）Fe / MS催化劑的SEM圖像，具有大量大孔/中孔的3D微纖維網絡。（右上）碳載體上單

個Fe原子（用橙色圓圈突出顯示）的HAADF-STEM圖像。（左下）電流密度與Fe / MS催化劑和常

規Pt / C催化劑的電壓。（右下圖）ORR電催化的示意圖

生物體反應例如呼吸，能量轉換系統例如燃料電池，在它們的內部會發生氧化還原反應（ORR），

吸收氧氣并產生水或過氧化氫。但該反應需要催化劑，在燃料電池中催化劑通常是昂貴的貴金屬鉑

（Pt）。ORR的替代催化劑可以使燃料電池在經濟上更具可行性和持續性。

現在，中國清華大學的研究人員認為，他們已經提出了一種有前途的非貴金屬電催化劑，來自于

三聚氰胺海綿的形式為摻雜金屬-氮的碳催化劑。

Lin Gan 表示開發一種經濟的和高活性的用于ORR的金屬電催化劑對于低溫燃料電池的至關重要。

新型Fe-N摻雜C催化劑（或Fe-N / C）使用低成本的三聚氰胺海綿，以泡沫狀三維大孔結構為起

點。該材料廣泛用于絕緣，隔音和作為粗糙的清潔海綿，由于它表面積很大，具有廣泛的孔隙網

絡，使其成為理想的催化劑載體前體材料。在用Fe鹽浸漬海綿之后，將三聚氰胺海綿在氨中退火以

產生具有N原子的分級微/大孔/中孔的碳骨架，其產生活性Fe-N4位點以進行催化。較大的表面積

為反應提供了充足的空間，而多孔網絡可以方便反應物進入。

Gan說 “通過控制退火時間，可以調節孔隙率和氮的化學狀態，優化的三聚氰胺 - 海綿衍生的電催

化劑具有高微孔表面積和分級大孔/中孔有利于物質的傳輸，從而產生優異的ORR活性。”

新催化劑在堿性溶液中具有長期穩定性，在10000次循環中性能損失很小，優于商用Pt / C和大多數

非貴金屬催化劑。與其他非貴金屬催化劑一樣，與商業Pt / C催化劑相比，Fe-N / C也顯示出優異的甲醇耐受性。

新催化劑代表了用于ORR的貴金屬Pt催化劑的高活性替代品。研究人員認為，他們的新型Fe-N / C

電催化劑是迄今為止發展*好的一種，并且由于其低成本和工業規模擴大的潛力，在燃料電池應用方面非常有前途。

Gan說，“由于其低成本和可大量地合成，三聚氰胺海綿衍生的Fe-N / C電催化劑非常適合實際應

用，我們現在將催化劑應用于一個真實的質子交換膜燃料電池，該電池具有良好的初始電池性能。

但是在實際應用之前，需要進一步提高催化劑產率和避免磷雜質。”

文章來自：materialstoday，原文題目：Sponge makes novel catalyst for fuel cells，

由材料科技在線團隊編譯。