英国研发石墨烯基催化剂 可制成使用寿命更长的氢燃料电池

有一项新研究表明，以特殊方式制造的石墨烯可用于制造更耐用的汽车氢燃料电池。据外媒报道，英国伦敦玛丽女王大学（Queen Mary University of London）和伦敦大学学院（University College London，UCL）的研究团队通过一种特殊的可扩展技术，生产石墨烯，并将其用于研发氢燃料电池催化剂。经过实验表明，与现有的催化剂相比，此种石墨烯基催化剂更耐用，而且性能相当。

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（图片来源：伦敦玛丽女王大学）

氢燃料电池在催化剂的帮助下，将氢和氧结合，以将化学能转化为电能。由于此种反应的唯一副产品是水，因而是一种高效且环保的能源。

在此类氢燃料电池中，铂是使用最广泛的催化剂，但是其成本高昂，是阻止氢燃料电池实现商业化的一个大问题。为解决该问题，商用催化剂通常是在较便宜的碳载体上裹上微小的铂纳米颗粒，不过此种材料耐用性很差，大大缩短了当前燃料电池的使用寿命。

此前的研究则表明，由于石墨烯具有耐腐蚀性、表面积大且导电性高，可能是燃料电池的理想支撑材料。不过，目前大多数实验中使用的石墨烯存在许多缺陷，意味着改善其电阻效果的预期尚未实现。

但是，此次研究人员们提出了一种技术，利用一锅合成法（one-pot synthesis），生产出包裹着铂纳米颗粒的高质量石墨烯。该工艺可以扩展，用于大规模生产，让石墨烯基催化剂在能源领域得到广泛应用。

研究人员采用了美国能源部（DOE）推荐的加速应力测试进行大量测试，证实了此种石墨烯催化剂的耐久性。加速应力测试就是故意在短时间内，让催化剂在多次循环中快速受力，让科学家无需测试采用此种催化剂运行数月或数年的燃料电池，就能评估新材料的稳定性。

采用此类测试，科学家们发现，与商用催化剂相比，在同样的测试周期内，新研发的石墨烯基催化剂的活性损失降低了约30%。