Science |中科大梁海伟团队发明高温固体胶，大大降低燃料电池成本

研究团队发展了一种高温硫锚定合成方法学，实现了小尺寸金属间化合物（intermetallic compounds，简写为IMCs）燃料电池催化剂的普适性合成，成功构建出由46种Pt基二元和多元IMCs催化剂组成的材料库，并基于该材料库发现了IMCs电催化氧还原活性与其二维晶面应力之间的强关联性。

图1. 高温硫锚定合成IMCs催化剂示意图

金属间化合物（IMCs，又称原子有序合金）具有规整的表面或近表面原子有序排列结构和独特的电子特性，在众多化学反应中表现出优异的催化性能并因此受到广泛关注。特别是在质子交换膜燃料电池领域中，Pt基IMCs有望成为新一代低Pt阴极氧还原催化剂并大幅降低燃料电池核心部件膜电极的成本。虽然在热力学上，IMCs结构相对于传统的无序固溶体合金结构是稳定相，但IMCs的合成往往需要高温热处理来克服固相中原子有序化重排的动力学能垒（图2A）。然而，高温热处理不可避免会造成金属颗粒的严重烧结和活性金属表面积的降低（图2B），并最终导致Pt利用率的下降和燃料电池成本的大幅提升。因此，发展小尺寸Pt基IMCs催化剂的合成方法是大幅降低燃料电池成本的关键所在。

图2.（A）IMCs的形成需要克服原子有序化重排的动力学能垒；（B）高温热处理同时促进原子有序化和催化剂的烧结；（C）高温硫锚定合成法