URC与斯坦福研发新催化剂材料 可用于PEM燃料电池

据外媒报道，美国加州大学河滨分校（University of California, Riverside，UCR）的研究人员与斯坦福大学的同事们将一维多孔掺氮石墨化碳纤维（1D porous nitrogen-doped graphitic carbon fibers）嵌入到氧化还原反应（oxygen reduction reaction，ORR）活性催化剂组分中（M/MOx，即：金属或金属氧化物纳米颗粒物），从而生产出价格低廉、能效高、经久耐用的质子交换膜燃料电池（PEM fuel cells）。

研究团队在期刊Small中谈及了多孔掺氮石墨化碳纤维中的金属/金属氧化物，特别是Co3O4物质，其具有超强的稳定性及触媒甲醇容忍性（methanol tolerance）。

该研究的牵头人为美国加州大学河滨分校伯恩斯工程学院（Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering）能源创新专业Winston Chung讲席教授David Kisailus牵头，研究人员利用静电纺丝聚丙烯腈（electrospinning polyacrylonitrile）纤维形成一维纳米结构。

该类纤维还含有过渡金属（钴、镍、铁）盐类物质，可在还原气氛（reducing atmosphere）下完成退火处理（annealing），旨在提升纳米金属颗粒物/纳米簇的屈服强度，在接近800摄氏度的环境下对周边聚合物矩阵的石墨化（graphitization）起到催化作用。

随后，还会进行退火处理，使金属纳米颗粒物氧化，从而产生内部连通的石墨—金属氧化物架构，该架构的孔道大、活性部位（催化部位，active sites）数量多，且比表面积较高（specific surface area）。

Kisailus与其团队正与斯坦福大学合作，经试验证实，该款新材料的表现可媲美业内标准材料——铂-碳体系，而其成本则相对较低。

Kisailus表示，该款纳米复合物催化材料得益于其石墨纤维材质本身，可提供额外的强度及耐用性，从而将其作为燃料电池催化剂来使用，未来还能被用作结构件。