bevictor伟德官网舉辦“堿性膜燃料電池電極催化材料”講座
11月17日bevictor伟德官网在線上開展了“堿性膜燃料電池電極催化材料”講座。本次講座邀請了中國科學技術大學高敏銳教授，由我院闵宇霖教授主持，bevictor伟德官网各年級師生參加了此次活動。
近年來，陰離子交換膜燃料電池（AEMFC）由于其溫和的堿性工作環境，允許使用不含鉑族金屬的催化劑，被認為是一種經濟高效型燃料電池技術。鉑催化劑在堿性電解質中的氫氣氧化反應活性比在酸性中慢2-3個數量級。因此，為達到與質子交換膜燃料電池相同的功率密度，AEMFC陽極需要多使用約10倍的貴金屬鉑。在高敏銳教授的研究中，利用金屬之間的組分效應和合金效應，設計并創制了高效穩定的非貴金屬合金電催化劑，并探索其在膜電極組裝上的應用。高教授以質子交換膜燃料電池市場滲透及其成本分解引入，接着為我們以氫吸附理論（HBE）和雙吸附（HBE&OHBE）為例，詳細講解了堿性（HOR）反應機理，進一步說明催化劑表面存在的OHad和Had具有同等重要的作用，羟基的存在可以方便氫基脫附，加速H2O的生成。然後高敏銳教授提出了一種Ni-Mo-Nb合金玻璃，打破不同金屬原子位置的特定性，以構建超穩定抗氧化活性中心，其快速固化速率帶來化學均一性,也可作為“伽伐尼原電池”的晶體缺陷生成，阻止催化劑局域腐蝕的發生。此外，還提出了引入異質原子構建強CO耐受性活性中心，降低了鎳的d軌道對一氧化碳的2π*電子“反向供給”，減弱了催化劑對CO吸附能力，CO(250ppm)/H2-O2電池峰值功率密度394 mW*cm-2,遠大于Pt/C催化劑的209 mW*cm-2。最後高教授借由美國能源部可再生能源國家實驗室于2019年發布的堿性膜燃料電池中長期發展目标時間節點圖，指出了距離實現堿性膜燃料電池更高的要求還有很長一段路要走，但相信随着燃料電池行業及研究人員的努力，終會達到這些目标。
會後，同學提問關于金屬間化合物在反應後結構未發生變化額确定問題。高教授指出，在MEA中，電流可能是幾安培，特别對于一些貴金屬與非貴金屬的複合，是很難在反應中不發生變化的，很難保證合成時表面的高度有序。高教授還指出，之前阿貢國家實驗室等發現，鉑鎳合金中形成的鉑的殼層，它的活性更高，它是真正的活性位點。所以金屬間化合物在工資條件下中也可能随着一個金屬位點的離開而産生真正的活性層，此後活性不變，但該活性位點不一定是最初合成結構。高教授也建議我們學生要勇于嘗試敢于發現，多進入深刻的探索。
高敏銳，中國科學技術大學教授，博士生導師，國家傑出青年基金獲得者。2012年在中國科學技術大學獲博士學位，師從俞書宏院士。2012年至2016年先後在美國特拉華大學、阿貢國家實驗室和德國馬普協會膠體與界面研究所從事博士後研究。入選國家高層次人才計劃青年項目（終期考核優秀）和愛思唯爾（Elsevier）中國高被引學者榜單（化學）。 高敏銳教授研究方向是基于無機納米材料結構的可控合成及優化，實現可持續電能在潔淨氫以及高附加值燃料分子中的高效、廉價存儲及轉換。近五年已發表30餘篇通訊作者論文，包含Nat. Catal. Nat. Commun.（7）, Angew. Chem.（8）、JACS（5）、EES（3）和Adv. Mater.（2）等。曾獲中國科大海外校友基金會青年教師事業獎（2021）、Energy & Fuels Rising Star（2021）、中國新銳科技人物（2020）、RSC JMCA emerging investigator（2020）、香港求是基金會“傑出青年學者獎”（2018）、中科院院長特别獎（2012）等獎勵。現擔任中國青年科技工作者協會理事（2020）。
供稿人：單佳垚