石墨烯纳米袋显著减少氢燃料电池所需铂金

虽然氢燃料是一种很有前途的化石燃料替代品，但其发电的催化剂主要由稀有昂贵的铂组成，这限制了氢燃料的广泛商业化根据16日发表在《自然纳米技术》上的一篇论文，加州大学洛杉矶分校的研究人员报告了一种方法，这种方法使他们能够达到并超过DOE设定的高催化剂性能，高稳定性和低铂利用率的目标

这项破纪录的技术使用了Pt—Co合金的微小晶体，每个晶体都嵌入在石墨烯制成的纳米袋中。

与DOE催化剂标准相比，石墨烯涂层合金产生了非凡的结果:催化活性提高了75倍，功率提升65%，在燃料电池的预期寿命结束时，催化活性增加了约20%，经过6000—7000小时的模拟，功耗降低35%左右，首次超过5000小时的目标每辆车所需的铂金减少了近40%

如今，全球铂和类似金属总供应量的一半用于化石燃料驱动车辆的催化转化器，这种成分可以降低其排放的危害性每辆车需要2—8克铂金相比之下，目前的氢燃料电池技术每辆车消耗约36克铂在研究小组测试的最低铂负载下，每辆氢动力汽车只需要6.8克铂

那么，研究人员如何从更少的铂中获得更多的能量呢他们将铂基催化剂分解成平均长度为3纳米的颗粒更小的颗粒意味着更大的表面积和更多的催化活性空间可是，较小的颗粒往往会挤压在一起形成较大的颗粒

研究小组通过在2D石墨烯中装载催化剂颗粒解决了这一限制与煤或铅笔芯中常见的块状碳相比，这种薄薄的碳层具有惊人的容量，可以高效地导电和导热，其强度是类似厚度的钢的100倍

他们的铂钴合金变成了微粒在被集成到燃料电池中之前，这些颗粒被石墨烯纳米袋包围，石墨烯纳米袋还起到锚的作用，以防止颗粒迁移，这是商用车所需的耐久性水平所必需的同时，石墨烯允许在每个催化剂纳米颗粒周围留下约1纳米的微小间隙，这意味着可能会发生关键的电化学反应