我院举办“碱性膜燃料电池电极催化材料”讲座
11月17日36365线路检测中心在线上开展了“碱性膜燃料电池电极催化材料”讲座。本次讲座邀请了中国科学技术大学高敏锐教授，由我院闵宇霖教授主持，36365线路检测中心各年级师生参加了此次活动。
近年来，阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）由于其温和的碱性工作环境，允许使用不含铂族金属的催化剂，被认为是一种经济高效型燃料电池技术。铂催化剂在碱性电解质中的氢气氧化反应活性比在酸性中慢2-3个数量级。因此，为达到与质子交换膜燃料电池相同的功率密度，AEMFC阳极需要多使用约10倍的贵金属铂。在高敏锐教授的研究中，利用金属之间的组分效应和合金效应，设计并创制了高效稳定的非贵金属合金电催化剂，并探索其在膜电极组装上的应用。高教授以质子交换膜燃料电池市场渗透及其成本分解引入，接着为我们以氢吸附理论（HBE）和双吸附（HBE&OHBE）为例，详细讲解了碱性（HOR）反应机理，进一步说明催化剂表面存在的OHad和Had具有同等重要的作用，羟基的存在可以方便氢基脱附，加速H2O的生成。然后高敏锐教授提出了一种Ni-Mo-Nb合金玻璃，打破不同金属原子位置的特定性，以构建超稳定抗氧化活性中心，其快速固化速率带来化学均一性,也可作为“伽伐尼原电池”的晶体缺陷生成，阻止催化剂局域腐蚀的发生。此外，还提出了引入异质原子构建强CO耐受性活性中心，降低了镍的d轨道对一氧化碳的2π*电子“反向供给”，减弱了催化剂对CO吸附能力，CO(250ppm)/H2-O2电池峰值功率密度394 mW*cm-2,远大于Pt/C催化剂的209 mW*cm-2。最后高教授借由美国能源部可再生能源国家实验室于2019年发布的碱性膜燃料电池中长期发展目标时间节点图，指出了距离实现碱性膜燃料电池更高的要求还有很长一段路要走，但相信随着燃料电池行业及研究人员的努力，终会达到这些目标。
会后，同学提问关于金属间化合物在反应后结构未发生变化额确定问题。高教授指出，在MEA中，电流可能是几安培，特别对于一些贵金属与非贵金属的复合，是很难在反应中不发生变化的，很难保证合成时表面的高度有序。高教授还指出，之前阿贡国家实验室等发现，铂镍合金中形成的铂的壳层，它的活性更高，它是真正的活性位点。所以金属间化合物在工资条件下中也可能随着一个金属位点的离开而产生真正的活性层，此后活性不变，但该活性位点不一定是最初合成结构。高教授也建议我们学生要勇于尝试敢于发现，多进入深刻的探索。
高敏锐，中国科学技术大学教授，博士生导师，国家杰出青年基金获得者。2012年在中国科学技术大学获博士学位，师从俞书宏院士。2012年至2016年先后在美国特拉华大学、阿贡国家实验室和德国马普协会胶体与界面研究所从事博士后研究。入选国家高层次人才计划青年项目（终期考核优秀）和爱思唯尔（Elsevier）中国高被引学者榜单（化学）。 高敏锐教授研究方向是基于无机纳米材料结构的可控合成及优化，实现可持续电能在洁净氢以及高附加值燃料分子中的高效、廉价存储及转换。近五年已发表30余篇通讯作者论文，包含Nat. Catal. Nat. Commun.（7）, Angew. Chem.（8）、JACS（5）、EES（3）和Adv. Mater.（2）等。曾获中国科大海外校友基金会青年教师事业奖（2021）、Energy & Fuels Rising Star（2021）、中国新锐科技人物（2020）、RSC JMCA emerging investigator（2020）、香港求是基金会“杰出青年学者奖”（2018）、中科院院长特别奖（2012）等奖励。现担任中国青年科技工作者协会理事（2020）。
供稿人：单佳垚