通过催化剂选择延长燃料电池寿命

由金永泰教授(材料科学与工程系和黑色与能源材料技术研究生院)和博士候选人Sang-Hoon You(材料科学与工程系)领导的研究小组开发了一种选择性催化剂，可以抑制用于氢动力汽车的燃料电池的腐蚀。

通过定制氢氧化反应以匹配燃料电池中的氢浓度，该团队能够阻止燃料电池的腐蚀。该研究发表在ACS Energy Letters上。

燃料电池容易受到许多因素的影响，这些因素会降低其耐用性。其中之一是降解，特别是在阴极催化剂中，它经常暴露在汽车的启动和关闭事件中。特别是，为汽车设计的燃料电池自然会经历反复的启动和关闭周期。

在正常的车辆运行过程中，燃料电池持续供应高浓度的氢气，但当汽车熄火或启动时，氢气的浓度会暂时下降。因此，当外部空气与燃料电池内的氢气混合时，会触发阳极中意外的氧还原反应，导致阴极突然的潜在跳跃和碳腐蚀。

研究小组设计了一种催化剂(Pt/TiO)2)，包括沉积在二氧化钛(TiO)上的铂(Pt)2)，有效地阻止了氢动力汽车中使用的燃料电池的腐蚀。这种电催化剂的性能来自二氧化钛和铂之间的强大相互作用，以及氢溢出的能力，以响应其附近的氢浓度而改变材料的表面电导率。

当车辆突然停止或启动时，燃料中的氢气浓度相应降低。由于氢浓度的降低，二氧化钛会膨胀到铂上，导致铂被埋在催化剂表面之下。

由于二氧化钛的低电导率，铂的这种掩埋，最终将催化剂转化为绝缘体。这种绝缘效应阻碍了催化剂的导电能力，从而防止了可能导致阴极突然跳跃的不必要的氧气还原。

相反，在标准车辆操作期间，车内的氢气浓度仍然很高。在如此高的氢浓度条件下，高导电性铂暴露在催化剂表面，发生二氧化钛还原，从而促进催化剂表面的氢迁移。这种现象称为氢气溢出，可增强电流并增加氢氧化反应。

研究团队还进行了模拟测试，以比较新开发的催化剂和常规催化剂。测试结果表明，燃料电池使用Pt/TiO。2与传统燃料电池相比，催化剂的耐用性高出三倍。这表明该团队通过使用选择性氧还原反应和基于氢浓度的氢氧化反应，成功地提高了燃料电池的耐用性。

如果这项研究有助于克服氢动力汽车燃料电池面临的现有耐久性挑战，那么它可能会提升韩国氢燃料汽车在下一代移动产业中的地位。

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