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瓦楞催化劑在燃料電池中的應用

更新時間：2025-06-17 點擊次數：31

燃料電池作為一種高效、清潔的能源轉換裝置，在新能源汽車、分布式發電等領域具有廣闊的應用前景。然而，其商業化進程仍受制于高成本、低耐久性等挑戰，其中催化劑性能是關鍵影響因素之一。近年來，瓦楞催化劑因其結構優勢和催化活性，在燃料電池電極反應中展現出巨大潛力。

瓦楞催化劑

1.瓦楞催化劑的結構特點

瓦楞催化劑通常由波紋狀或褶皺結構的納米材料構成，其特點包括：

高比表面積：褶皺結構提供更多活性位點，提升催化效率。

優異的傳質性能：波紋通道促進反應物（如H?、O?）和產物的快速擴散。

良好的機械穩定性：相較于傳統納米顆粒催化劑，瓦楞結構更耐燒結和腐蝕。

2.在燃料電池中的關鍵應用

（1）陰極氧還原反應（ORR）

燃料電池的陰極ORR（O?+4H?+4e?→2H?O）是限制整體效率的關鍵步驟。傳統Pt/C催化劑成本高且易中毒，而瓦楞催化劑可通過過渡金屬氧化物（如Co?O?、MnO?）或氮摻雜碳材料實現高效催化，降低對貴金屬的依賴。

（2）陽極氫氧化反應（HOR）

在質子交換膜燃料電池（PEMFC）中，HOR（H?→2H?+2e?）需要高活性催化劑。瓦楞結構的Pt基合金催化劑（如PtRu）能增強抗CO中毒能力，提升長期穩定性。

（3）直接甲醇燃料電池（DMFC）

甲醇氧化反應（MOR）易產生中間毒化物種（如CO）。瓦楞催化劑通過調控Pt的晶面暴露或引入過渡金屬（如Ni、Fe），可顯著提升抗毒化能力和催化活性。

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