合金催化剂铂含量锐减75%性能不变-今日热门

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来源：科技日报

科技日报记者 刘霞

为降低氢燃料电池制造成本，西班牙马德里先进材料研究所科学家开发出一种新型催化剂，能在保持同等性能的前提下，将铂的使用量锐减75%。相关论文发表于新一期《电化学学报》。

作为能源转型的重要推手，氢燃料电池是一种通过电化学反应，将氢气与氧气的化学能直接转化为电能的装置。其中，负极发生氢气氧化反应，正极发生氧气还原反应，二者结合生成水并释放电能。然而，正极的氧气还原反应天生“慢半拍”，需要铂基催化剂提速。铂完美结合了高催化活性和优异的使用稳定性，但其“身价”昂贵，推高了氢燃料电池的制造成本。

为摆脱对贵金属铂的依赖，团队另辟蹊径，开发出一种基于铜铂合金的催化剂。他们仅仅对这块铜铂合金施加不到1%的轻微压缩，就成功改变了其电子结构，大幅提升了催化剂的催化反应能力。电化学测试结果显示：承受压缩应变的新型催化剂，性能可与纯铂催化剂媲美。但是，若将合金拉伸0.80%以施加拉伸应变，催化性能便会显著下滑。

这一成果表明，弹性应变工程确实是一条能设计出更高性价比催化剂的精准可行的策略。

进一步分析还揭示了一个巧妙之处：电化学反应过程本身，会诱导铜从催化剂表面选择性溶解。这便在催化剂的基础结构之上，自然形成了一个仅有几纳米厚的富铂薄层。这种“机械压缩”与“化学自组织”双管齐下的策略，让该催化剂在不牺牲催化能力的情况下，将铂的用量大幅减少75%。