據(jù)悉，近日，江蘇大學(xué)及美國紐約州立大學(xué)布法羅分校等學(xué)校的研究者共同設(shè)計(jì)出了一種新型的氧化鈰催化劑，其能在很大程度上提高氨燃料電池（DAFC）氨氧化反應(yīng)（AOR）的速度，進(jìn)而能使燃料電池更快地實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
氨燃料電池一種新型的化學(xué)電源，能夠?qū)⑷剂系幕瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能。因爲(wèi)電池消耗的活性物質(zhì)幷不儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是通過外部不斷輸入到電池裏，從而不斷産生電能。所以，這類電池具有轉(zhuǎn)換效率高、容量大、比能量高、功率範(fàn)圍廣、不用充電等優(yōu)點(diǎn)，深受衆(zhòng)多高新技術(shù)領(lǐng)域的歡迎。此外，氨是一種富氫燃料，具有良好的産業(yè)基礎(chǔ)，價(jià)格低廉，易于運(yùn)輸和存儲(chǔ)，因此作爲(wèi)燃料電池燃料具有很大的發(fā)展?jié)摿?。但陽極處動(dòng)力學(xué)遲緩，導(dǎo)致該電池中的氨氧化反應(yīng)受到極大限制。
爲(wèi)此，江蘇大學(xué)及其他學(xué)校的研究者共同研究出了一種AOR催化劑，其中平均尺寸爲(wèi)2.3的三元PtIrZn納米顆粒高度分散在二元複合載體上，該載體包括氧化鈰（CeO2）和沸石咪唑鹽骨架-8（ZIF-8）衍生出來的碳（PtIrZn/CeO2-ZIF-8）。該複合載體通過聲化學(xué)輔助合成方法製成。
PtIrZn合金借助CeO2提供的豐富OHad和多孔ZIF-8碳（比表面積：600 m2）貢獻(xiàn)的均勻顆粒分散性，顯示出在鹼性介質(zhì)中對(duì)AOR的高效催化活性，幷且優(yōu)于商業(yè)用的PtIr/C。研究表明，相對(duì)于室溫下的可逆氫電極，旋轉(zhuǎn)圓盤電極（RDE）起始電勢較低（0.35對(duì)0.43 V），活化能（36.7vs. 50.8 kJ/mol）也相對(duì)較低。
值得注意的是，PtIrZn /CeO2-ZIF-8催化劑與高性能氫氧根陰離子交換膜組裝在一起以製備鹼性DAFC，其峰值功率密度可以達(dá)到91mW/cm2。與水性電解質(zhì)不同，載體在改善均勻的離聚物分布和陽極中的質(zhì)量傳輸方面起著至關(guān)重要的作用。另一方面，研究者進(jìn)一步研究了在二氧化矽上與羧基官能化碳納米管（CNT-COOH）集成的PtIrZn納米顆粒作爲(wèi)DAFC中的陽極的情況，其峰值功率密度的顯著提高到314mW/cm2。
該研究成果已以“igh-performance ammonia oxidation catalysts for anion-exchange membrane direct ammonia fuel cells”發(fā)表于Energy & Environmental Science期刊上。
