蓋世汽車訊 作為氫經濟中的關鍵電極材料，鉑降解嚴重縮短了電化學能量轉換裝置的壽命，如燃料電池等。據外媒報道，科學家首次闡明，鉑原子移動是導致催化劑表面降解的原因。

圖片來源：esrf官網

半個多世紀以來，鉑一直被認為是氧還原反應的最佳催化劑之一，這是燃料電池中發生的關鍵反應之一。然而，要在交通領域大規模應用氫技術，需要具有長期高活性和穩定性的催化劑，鉑很難滿足這些需求。

德國基爾大學（Kiel University）的科學家們，與歐洲同步輻射光源（ESRF）、加拿大維多利亞大學（University of Victoria）、西班牙巴塞羅那大學（University of Barcelona）和德國尤里希研究中心（Forschungszentrum Julich）合作，發現了鉑降解的原因和方式。基爾大學教授Olaf Magnussen表示：“我們得到了可以解釋其中奧妙的原子圖。”

為了達到這一目的，研究團隊利用歐洲同步輻射光源（ESRF）的ID31光束線，從各個方面了解電解質溶液中鉑電極的特性。他們發現了原子在氧化過程中如何排列，及其在表面上的移動方式，氧化是導致鉑溶解的主要反應。這一發現打開了原子工程學的大門。研究人員Jakub Drnec稱，“在這些新知識的基礎上，我們可以設想將納米顆粒的某些形狀和表面排列作為目標，以提升催化劑的穩定性。我們也可以找到原子的移動方式，通過在表面添加添加劑，抑制原子的不當移動。”

在與實際裝置類似的電化學條件下進行實驗，是將研究結果轉化為燃料電池技術的關鍵。“在氧化過程中，鉑的表面會迅速發生變化。只有通過新的、非常快速的表面結構表征技術，才能進行測量。基爾大學的研究人員Timo Fuchs表示：“事實上，在ESRF共同開發的高能表面X射線衍射方法，是唯一能夠在真實環境中提供此類信息的技術。”

這項研究的成功在于結合了ESRF的X射線測量、尤里希研究中心的高靈敏度溶解測量以及高級計算機模擬。巴塞羅那大學負責模擬工作的Federico Calle-Vallejo說：“只有將不同表征技術和理論計算結合起來，才能提供鉑催化劑中納米級原子的全貌。”

該團隊將繼續進行實驗，進一步了解模擬催化劑顆粒邊緣和角落的模型面的降解機制。這些結果將提供鉑在反應條件下的穩定性圖像，幫助研究人員制定合理的策略，在未來設計出更加穩定的催化劑。

來源：蓋世汽車