揭开非铂催化燃料电池科技的神秘面纱
一个长期关于燃料电池催化剂的争论最近被筑波大学应用科学的研究人员解决了。
在燃料电池的操作中，一个关键的步骤是氧化还原反应，但是这个反应依靠着昂贵的金属催化剂。碳基础催化剂和氮添催化剂是潜在的替代者，并且可以让燃料电池科技有着更广阔的应用。直到最近，安排的碳和氮催化效应仍然是一个谜,这一直阻碍更有效材料的发展。
在最近发表的文章当中，来自筑波大学的研究组确认了催化剂的结构，并且提出了一个机理来解释催化剂是如何工作的。
“我们清楚氮掺杂碳是一种很好的氧化还原催化剂，但是没有人能确定氮的来源是吡啶型还是石墨型。”文章的通讯作者Junji Nakamura教授说到。
为了揭开这个谜底，这个研究组构建了四种催化物质的模型。这些模型依据催化剂潜在的样式进行构建。随后，这个组检验了它们在反应中的表现。吡啶型氮，或者称之为连接在两个碳原子上的氮，主要存在于材料边缘。通过构建能改变边缘数量的基底，这个研究组能控制吡啶型氮的存在，并且能够测量受此影响的催化剂在反应中的表现。这些结果显示吡啶型氮与活性催化位置有关。
这个组提出催化机理的不同步骤，在确认连接在氮两端的碳是反应中心，而不是氮原子本身之后。
“确认反应中心和机理是一个重要的进步，这也会优化我们的研究，进而关注于增强催化剂的表现。”Junji Nakamura教授说到。
绘制氮掺杂的石墨去制造更多边缘能增加吡啶型氮的存在。连接在氮原子旁边的碳原子作为氧化还原的反应中心，这是燃料电池科技的关键过程。
