本技术涉及一种铂钴合金与拓扑碳缺陷复合材料的制备技术及其应用领域。制备流程涵盖:(1)利用共沉淀静置法合成沸石咪唑酯骨架材料;(2)将合成的沸石咪唑酯骨架材料进一步加工,形成铂钴合金/拓扑碳缺陷复合材料。该材料因其独特的结构和性能,在多个领域展现出广泛的应用潜力。
背景技术
我国能源结构长期以化石能源为主,化石燃料的过度使用导致了严重的环境问题,也使我国能源安全面临严峻的挑战,因此发展清洁能源刻不容缓。氢能具有热值高、零污染等优点,是未来能源体系的重要组成部分,因此,氢能转换技术将成为未来能源领域的重要研究方向之一。燃料电池作为氢能应用的重要器件,其产业发展将直接推动氢能技术的应用。其中,质子交换膜燃料电池因具有能量转化率高、可低温启动、绿色环保等优点而受到广泛关注。质子交换膜燃料电池的阳极发生氢氧化反应(HOR),阴极发生氧还原反应(ORR)。HOR与ORR在反应动力学上的惰性,会导致燃料电池的过电势升高和电池效率的下降。
相较于HOR,ORR包含了O2
的吸附,O=O键的断裂,其中O2
分子中的O=O键的键焓高达494kJ mol-1
,该键的断裂具有动力学上更大的惰性和较高的能量需求,这极大地制约了燃料电池能量转换的效率。目前,商用燃料电池主要采用铂基催化材料。这是因为根据Sabatier定律,ORR催化材料的活性与其对含氧中间产物的吸脱附性能直接相关,过弱的吸附不利于反应的发生,过强的吸附则将阻碍反应的进行。相较于其他金属催化剂,金属铂催化材料位于活性火山图的顶端,这一优异的吸脱附性能使其成为了最理想的ORR催化材料之一。但铂属于贵金属,其价格昂贵、储量稀缺,无法实现大规模应用,且酸性工作条件下金属铂会发生溶解、迁移、团聚等现象,导致稳定性的不足。因此,亟需对铂基催化材料进行合理设计,在降低Pt的使用量的同时,提高催化剂的本征活性和反应稳定性。
实现思路