25日從中國科學院大連化學物理研究所獲悉，該所包信和院士領(lǐng)銜的科研團隊，創(chuàng)造性地給金屬鐵納米催化劑穿上碳納米層“鎧甲”(豆莢狀碳納米管)，極大提高了鐵基催化劑在燃料電池中的穩(wěn)定性和抗中毒能力，為未來非貴金屬催化劑最終在燃料電池中的應用指明方向。
中國科學家這一研究成果被《德國應用化學》選為重要進展，發(fā)表于為慶祝該刊物創(chuàng)辦125周年即2013年第一期編發(fā)的特刊上。
據(jù)介紹，在燃料電池領(lǐng)域，目前使用性能相對穩(wěn)定的金屬鉑作為電極催化劑，然而，鉑的稀缺與昂貴大大限制了燃料電池的大規(guī)模推廣應用。因此，用“廉金屬”替代“貴金屬”催化劑成為該技術(shù)發(fā)展瓶頸，也是燃料電池領(lǐng)域的研究熱點和前沿科學。
金屬鐵是一種儲量豐富的元素，也是被認為最有希望替代燃料電池電極材料中鉑的元素之一，但鐵原子較活潑，極易被過度氧化形成沒有活性的高價氧化鐵，將其制成電極材料后，在燃料電池工作的酸性條件下，低價鐵原子被迅速過度氧化并溶解而失去催化反應活性，進而使燃料電池無法工作。
中科院大連化物所科研人員經(jīng)過多年研究，成功將金屬鐵納米粒子限域到具有豆莢狀結(jié)構(gòu)的碳納米管的管腔中，相當于給容易“受傷害”金屬鐵納米粒子“穿”上一副由碳納米管制成的“鎧甲”，實現(xiàn)燃料電池在酸性環(huán)境中穩(wěn)定運行，并顯著提高其在實際運行中的抗中毒能力，從而在根本上解決納米金屬鐵作為燃料電池陰極催化劑的穩(wěn)定性難題。
專家稱，這項研究成果不僅為燃料電池催化劑的貴金屬替代研究提供有效途徑，而且催化劑“穿鎧甲”概念將對未來苛刻條件下運行的催化劑設(shè)計和制備開辟新方向，進而為燃料電池的大規(guī)模應用帶來全新希望和曙光。