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康奈爾大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)燃料電池新型薄膜材料

時(shí)間:2015-03-16 09:55來源:新材料在線　作者:綜合

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康奈爾大學(xué)研究人員合成了一種用于燃料電池的新型薄膜催化劑。結(jié)果發(fā)表于3月10日由AIP出版的APL Materials期刊上。研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了首次外延生長Bi2Pt2O7焦綠石薄膜，這種薄膜可作為更有效的陰極——燃料電池中的基本電極部分，正電荷從該部分流向外電路，傳遞電能。
圖示為外延晶體(長約100 nm)Bi2Pt2O7焦綠石的合成。空氣中退火生長之后，進(jìn)行脈沖激光沉積。版權(quán)：A. Gutiérrez-Llorente/康奈爾大學(xué)Cornell Univesity

“迄今為止，應(yīng)用于清潔能源的氧催化劑薄膜一直集中在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物及其衍生物。”研究團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)Araceli Gutierrez-Llorente說，“在諸如燃料電池陰極的應(yīng)用方面，立方焦綠石結(jié)構(gòu)是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的一個(gè)有吸引力的替代，但這方面的研究還很少。”

焦綠石Bi2Pt2O7納米晶粉末先前已經(jīng)被成功的制備。相比于納米晶粉末，外延薄膜在燃料電池催化劑方面表現(xiàn)得更有效率。但是直接生長Bi2Pt2O7薄膜需要氧化金屬鉑——這極具挑戰(zhàn)性。

該團(tuán)隊(duì)使用脈沖激光沉積技術(shù)共沉積外延的δ-Bi2O3和無序的金屬鉑。薄膜在空氣中退火，使得鉑被氧化，形成長度約100納米的外延Bi2Pt2O7晶體。

“Bi2Pt2O7被認(rèn)為是燃料電池領(lǐng)域最有前途的氧化物催化劑，我們的研究提供了目前已知的外延生長Bi2Pt2O7的唯一一種方法。”Gutierrez-Llorente表示。固體氧化物燃料電池的陰極電化學(xué)減少氧氣。Bi2Pt2O7的氧缺陷結(jié)構(gòu)使其成為該過程的理想催化劑。

合成薄膜材料，代替塊體粉末，開啟了燃料電池應(yīng)用的新可能。“大量奇特的性質(zhì)無法在塊材中表現(xiàn)出來，但在薄膜的復(fù)雜氧化物的界面間能夠產(chǎn)生。” Gutierrez-Llorente稱。

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