金屬氧化物-氫電池

金屬氧化物-氫電池是以金屬氧化物和氫為燃料，通過化學反應產生電能的電池。

基本介紹

• 中文名：金屬氧化物-氫電池
• 套用領域：化學，能源領域

研究背景

低溫燃料電池具有比能量高、工作溫度低、環境友好等優點，是一種頗具發展前景的攜帶型電源。但由於傳統的Pt /C 催化劑製造成本高，且電化學穩定性較低，影響了燃料電池的商業化進程。而金屬氧化物在燃料電池工作環境下具有較高的電化學穩定性，同時與催化劑金屬之間存在強烈的相互作用，能夠改變氧氣或燃料在催化劑金屬表面上的吸附性質，從而改善催化劑的活性。

最新成果

近幾年來有關金屬氧化物作為燃料電池助催化劑或者載體的研究逐漸增多。金屬氧化物一方面可以提高催化劑金屬的催化活性，降低燃料電池的成本，另一方面也可以提高催化劑的電化學穩定性，延長燃料電池的使用壽命。金屬氧化物中的金屬元素處於高氧化態，很難進一步失去電子被氧化，作為助催化劑或者載體時能夠提高催化劑體系的穩定性。而且這些金屬氧化物與催化劑金屬之間存在強烈的相互作用，修飾了催化劑金屬的電子結構，改變反應物分子在其表面的吸附性質，提高了催化劑的活性。因此，近年來一些金屬氧化物作為助催化劑或載體用於氧還原、甲醇、乙醇及甲酸等有機小分子氧化的催化劑得到大量研究。

相關氧化物

目前，各種金屬氧化物助催化劑的套用較多，在此總結金屬氧化物的助催化機理:

( 1 ) 傳統的Pt /C 催化劑中，碳原子中的π 電子與Pt 原子中的d 電子之間的相互作用較弱，在電極反應過程中，Pt 表面活性位點很容易形成較強的Pt—O 或者Pt—OH鍵，或者被毒性中間產物COads等毒化，阻止了反應物分子進一步到達Pt 的表面活性位點。添加合適的金屬氧化物後，金屬氧化物表面的含氧官能團能夠排斥吸附在Pt 表面的含氧粒子如OH，或者氧化毒性中間產物CO，重新釋放Pt 的表面活性位點，降低活性位點上電子轉移所需的活化能，即發揮協同效應。

( 2) 金屬氧化物和Pt 的界面位置上發生了電荷的重新分布。金屬氧化物特殊的電子結構能夠和Pt 的d 軌道之間發生電子偏移或者轉移( 發生相互作用) ，以平衡金屬氧化物和Pt原子的表面功函。這種相互作用改變了Pt 催化劑的形貌、分散性、表面功函及d 電子的分布，d 帶中心的位置相對於費米能級也發生了移動，從而影響氧氣或者陽極燃料在Pt 活性表面位點的吸附強度，提高Pt 表面上每一個活性位點的固有催化活性，降低了催化劑中貴金屬Pt 的使用量和燃料電池的成本。