盖世汽车讯 据外媒报道，韩国工业技术研究院（DGIST）能源科学与工程系Jong-Sung Yu教授负责的研究团队开发了一种低温方法，可以合成高度石墨化碳载体，从而大大提高氢燃料电池的寿命，或将推动在汽车燃料电池、水电解电池、无人机等领域的商用化。

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现在，对环保能源的需求迅速增长，氢燃料电池的重要性不断提升。铂基燃料电池催化剂的效率很高，但价格昂贵，长期耐用性差。因此，研究人员积极寻找相关的解决方案，以实现燃料电池的广泛使用。

就长期耐用性而言，主要问题在于铂基催化剂及其碳载体不稳定。在启停过程中产生的高电压会击穿碳载体，导致上面的铂脱落，电导率下降。目前，由于提高碳材料的耐久性具有挑战性，大多数研究集中在铂基催化剂上。提高石墨化程度，可以增加碳材料的耐久性。然而，只有通过高温热处理（2000℃或更高）才能提高石墨化，因此很难诱导出能够改善燃料电池性能的特性。为了以低耗能方式生产有用的碳材料，需要一种新的合成策略。

该团队开发了一种新的合成方法，即使在650℃相对较低的温度下，也能实现高度石墨化。这是一个简单的过程，通过加热含氮有机前体与镁粉，利用镁的还原力，可以前所未有的方式降低处理温度。此外，镁作为自己的模板，为高度石墨化碳材料提供了多孔结构和高比表面积。结果表明，通过低温工艺，可在碳材料中掺杂足够的氮。

通过镁基低温处理方法，可以产生一种出色的碳载体，从而满足电化学催化剂的三个基本条件，包括通过石墨化实现稳定性和导电性，优异的孔隙率和表面积，以及杂原子掺杂。该团队预计，高度石墨化可以提高碳载体的耐久性，而通过杂原子掺杂可以与铂纳米颗粒稳定结合，有效地防止铂溶解。为了验证这一点，研究人员使用美国能源部提出的方案，评估了铂催化剂和碳载体的耐久性。

结果表明，这种催化剂和载体的稳定性，均超过美国能源部的目标。碳载体的耐久性目标是单位质量铂的活性损失为40%，而铂－高石墨化氮掺杂碳（Pt-HGNC）催化剂的活性损失仅为24%，其稳定性是铂碳（Pt-C）催化剂的3.5倍。

Yu教授表示，研究人员提出了一种低温合成策略，以突破现有碳材料生产方法的局限性，并通过这种方法合成了一种新的碳载体。“这种新开发的燃料电池催化剂，首次可以同时满足美国能源部的铂催化剂和碳载体耐久性标准。预计将促进汽车和发电用燃料电池的商业化，并提高燃料电池催化剂的耐久性。”