安全空間使用保護性碳殼改善清潔甲醇燃料電池

由于使用化石燃料引起的環境問題，全世界許多科學家都致力于尋找有效的替代品。盡管人們對氫燃料電池寄予了很高的期望，但事實是，運輸，儲存和使用純氫要付出巨大的代價，這對目前的技術提出了挑戰。相反，甲醇(CH 3 O 3)是一種醇，不需要冷藏，具有較高的能量密度，并且運輸更容易，更安全。因此，向基于甲醇的經濟過渡是一個更現實的目標。

但是，在室溫下由甲醇發電需要直接甲醇燃料電池(DMFC)，該設備目前具有出色的性能。DMFC中的主要問題之一是不希望的甲醇氧化反應，它發生在甲醇交換過程中，即當它從陽極傳遞到陰極時。該反應導致鉑(Pt)催化劑的降解，這對于電池的運行至關重要。盡管已經提出了減輕該問題的某些策略，但是到目前為止，由于成本或穩定性問題，還沒有一個很好的方法。

在ACS Applied Materials&Interfaces上發表的最新研究中，韓國的一個科學家團隊報告了一種創新而有效的解決方案。他們通過相對簡單的程序制造了一種由Pt納米顆粒封裝在碳殼中制成的催化劑。該殼形成幾乎不可滲透的碳網絡，并具有由氮缺陷引起的小開口。盡管氧氣是DMFC中的主要反應物之一，可以通過這些“孔”到達Pt催化劑，但甲醇分子太大而無法通過。韓國仁川國立大學的吳重權教授解釋說：“碳殼充當分子篩，并提供對所需反應物的選擇性，而反應物實際上可以到達催化劑位點。這可以防止Pt核發生不良反應。”

科學家進行了實驗，以表征所制備催化劑的整體結構和組成，并證明氧氣可以使其通過碳殼，而甲醇則不能。他們還發現了一種簡單的方法，可以通過在熱處理步驟中簡單地改變溫度來調節外殼中的缺陷數量。在隨后的實驗比較中，他們的新型帶殼催化劑優于市售的Pt催化劑，并且還提供了更高的穩定性。

權教授在過去的十年中一直致力于改進燃料電池催化劑，這是受該技術可以應用于我們日常生活的多種方式的啟發。他說：“ DMFC比鋰離子電池具有更高的能量密度，因此可以成為便攜式設備(例如筆記本電腦和智能手機)的替代電源。”

隨著地球的未來發展，轉向替代燃料應該是人類的首要目標之一，這項研究是朝著正確方向邁出的重要一步。