據(jù)外媒報道，與需要充電的二次電池不同，燃料電池是一種以氫氣為燃料、氧氣為氧化劑，直接通過電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的環(huán)保發(fā)電系統(tǒng)。燃料電池有多種類型，其工作溫度和電解質(zhì)材料各不相同。其中，使用陶瓷電解質(zhì)的固體氧化物燃料電池（SOFC）受到越來越多的關(guān)注。由于它的工作溫度高達700攝氏度左右，因此在各種燃料電池中效率最高，還可以通過蒸汽分解產(chǎn)生氫氣。
為了實現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化，必須進一步提高電池性能，新型高溫催化劑材料備受期待。鉑(Pt)基催化劑在燃料電池電極反應(yīng)中表現(xiàn)出如此優(yōu)異的性能。特別是單原子鉑催化劑，由于其獨特的功能性而被積極研究。然而，在高溫下，鉑原子不穩(wěn)定。因此，單原子鉑催化劑只在低溫燃料電池中使用，如用于氫能電動汽車的聚合物-電解質(zhì)膜燃料電池。
在這種情況下，研究團隊開發(fā)出了一種只需要少量鉑就能大幅提高性能，并能在高溫下穩(wěn)定運行的催化劑。韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）宣布，其能源材料研究中心的 Kyung-Joong Yoon博士和 Ji-Su Shin研究員與漢陽大學(xué)的Yun -Jung Lee 教授共同開發(fā)了一種可用于SOFCs的單原子鉑催化劑。
在他們的研究中，整個鉑原子分布均勻，即使在高溫下也能單獨發(fā)揮作用而不結(jié)塊。實驗證明，它能使電極反應(yīng)速度提高10倍以上。即使在高達700攝氏度的高溫下也能工作500小時以上，發(fā)電和制氫性能提高3-4倍。該技術(shù)有望加速下一代環(huán)保燃料電池--固體氧化物燃料電池（SOFCs）的商業(yè)化進程。
研究團隊聯(lián)合開發(fā)的單原子催化劑是由鉑原子和氧化鈰納米顆粒組合而成。每一個鉑原子都被單獨分散在氧化鈰納米顆粒的表面，即使在高溫下，強大的結(jié)合力也能長時間保持原子的分散狀態(tài)，這使得所有鉑原子都能參與反應(yīng)。這又使得在盡量減少鉑的使用量的同時，可以大幅度提高電極反應(yīng)的速率。
制造時，將含有鉑和鈰離子的溶液注入到SOFCs的電極中，在燃料電池高溫工作時合成催化劑。由于不需要任何特殊設(shè)備就可以輕松地注入電極，因此預(yù)計新開發(fā)的催化劑可以很容易地應(yīng)用到現(xiàn)有的燃料電池制造工藝中。
來自KIST的Kyung-Joong Yoon博士表示：“本研究開發(fā)的催化劑可以利用簡單易行的低成本工藝應(yīng)用于各種固體氧化物燃料電池和高溫電化學(xué)裝置，因此有望加速下一代環(huán)保發(fā)電和儲能裝置的開發(fā)?；趩卧哟呋瘎┘词乖?00攝氏度以上也能穩(wěn)定運行，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒋蟠笸卣?，包括高溫?zé)峄瘜W(xué)反應(yīng)和高溫電化學(xué)反應(yīng)。”
