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7月1日，記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校高敏銳教授與唐凱斌教授團(tuán)隊(duì)合作，報(bào)道了一種銅摻雜改性的鉬鎳基合金催化劑，成功解決了陰離子交換膜燃料電池（AEMFC）啟停過程中的陰極腐蝕難題。該催化劑在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)出優(yōu)異的氫氧化反應(yīng)催化活性和對(duì)氧還原反應(yīng)的惰性。這種獨(dú)特的雙功能特性使其能夠有效抑制啟停階段由寄生氧還原反應(yīng)引發(fā)的瞬時(shí)界面電位驟升，從而保護(hù)陰極。相關(guān)成果日前發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。

氫氣燃料電池作為一種清潔高效的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，其耐久性和成本是規(guī)?；瘧?yīng)用的主要瓶頸。其中，啟停過程中的反向電流衰減現(xiàn)象導(dǎo)致的陰極腐蝕是影響耐久性的關(guān)鍵問題。在啟停過程中，陽(yáng)極會(huì)形成氫氣和空氣共存區(qū)域，引發(fā)寄生氧還原反應(yīng)，產(chǎn)生超過1.5伏特的界面電位差，導(dǎo)致陰極碳載體和催化劑嚴(yán)重氧化降解。傳統(tǒng)解決方案依賴復(fù)雜系統(tǒng)（如惰性氣體吹掃）或昂貴的抗腐蝕材料，增加了成本和系統(tǒng)復(fù)雜性。

研究團(tuán)隊(duì)通過微波加熱和后續(xù)熱處理成功制備了鉬鎳基合金催化劑，并將其用作陰離子交換膜燃料電池陽(yáng)極催化劑的膜電極組件進(jìn)行模擬啟停循環(huán)測(cè)試。結(jié)果顯示，相比傳統(tǒng)的鉑/碳陽(yáng)極，使用該催化劑的電池在啟停過程中陰極電位躍遷從1.4伏特大幅降低至安全范圍。經(jīng)過10次啟停循環(huán)后，陰極催化劑層厚度幾乎保持不變，陰極電荷轉(zhuǎn)移阻抗的增幅也遠(yuǎn)低于鉑/碳，峰值功率密度保持率達(dá)61%，顯著優(yōu)于鉑/碳（28%）和未摻雜鉬鎳合金（47%），陰極腐蝕現(xiàn)象近乎消失。

研究人員表示，該研究工作開發(fā)了一種高效的非貴金屬陽(yáng)極催化劑，為解決燃料電池啟停過程中的關(guān)鍵反向電流衰減問題提供了一種簡(jiǎn)便有效的方案，無需復(fù)雜的系統(tǒng)改造即可顯著提升電池耐久性。

（中國(guó)科大供圖）