您的位置：首页 > 资讯 >

KIST利用半导体制造技术合成金属纳米颗粒可提高燃料电池催化剂的性能

来源：盖世汽车时间：2022-03-01 12:29:19

据外媒报道，韩国一研究团队利用半导体制造技术合成了金属纳米颗粒，可以明显提高氢燃料电池催化剂的性能。

（图片来源：KIST）

韩国科学技术研究所（KIST）宣布，由氢燃料电池研究中心的Sung Jong Yoo博士领导的研究小组，利用溅射工艺，成功地通过物理方法（而不是现有的化学反应）合成了纳米颗粒。溅射工艺是半导体制造过程中使用的一种金属薄膜沉积技术。

过去几十年，很多领域都探讨过金属纳米颗粒。近年来，作为氢燃料电池和水电解制氢系统中的关键催化剂，这种颗粒引起了人们关注。金属纳米颗粒主要通过复杂的化学反应来制备，而且制备时使用的有机物质对环境和人类有害。后续处理会产生额外成本，合成条件也具有挑战性。因而，需要一种新的纳米颗粒合成方法来建立氢能体系，以克服现有化学合成方法的缺点。

KIST研究团队使用的溅射工艺，是在半导体制造过程中往表面涂覆金属薄膜。在这一过程中，利用等离子体将大的金属切割成纳米颗粒，然后将纳米颗粒沉积在基质上形成薄膜。

该团队利用一种特殊的葡萄糖基质来制备纳米颗粒。在制备过程中，这种基质可以防止金属纳米颗粒通过等离子体转化为薄膜。该合成方法采用物理气相沉积原理，使用的是等离子体，而不是化学反应。通过这种简单的方法，可以合成金属纳米颗粒，并克服现有化学合成方法的局限性。

现有化学合成方法限制了可成为纳米颗粒的金属类型，影响开发新催化剂；而且必须根据金属类型改变合成条件。然而，通过这种新开发的合成方法，有可能合成更多不同金属的纳米颗粒。此外，如果将该技术同时应用于两种或多种金属，则可以合成含有多种成分的合金纳米颗粒。这将有助于开发基于多种成分合金的高性能纳米颗粒催化剂。

KIST研究团利用该技术合成了一种铂钴钒合金纳米颗粒催化剂，并将其应用于氢燃料电池电极的氧还原反应。比起铂和铂钴合金催化剂（商用氢燃料电池催化剂），其催化活性分别高7倍和3倍。此外，研究人员还探讨，新添加的钒对纳米颗粒中其他金属的影响。经计算机模拟发现，钒通过优化铂-氧键能，改善了催化剂的性能。

该所Sung Jong Yoo博士表示：“这项研究开发了一种基于创新概念的合成方法，可以应用于以金属纳米颗粒为重点的研究，以开发水电解系统、太阳能电池和石化产品。研究人员将把新结构合金纳米颗粒应用到开发过程中（这在以前很难实现），努力建设完整的氢经济，并开发碳中和技术，以发展氢燃料电池等环境友好型能源技术。”

关键词：韩国科学技术研究所金属纳米颗粒氢燃料电池