记者11日从中国科学技术大学获悉，该校曾杰教授团队与国家同步辐射实验室鲍骏教授团队合作，研制出一种新型氢氧燃料电池阴极催化剂。
该催化剂为超立方体框架结构，在氢氧燃料电池阴极反应中表现出高活性和高稳定性，为今后相关电催化剂的设计提供了新思路。该成果日前发表于《美国化学会志》。
燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。当前，电池阴极氧还原反应的铂基催化剂活性和稳定性较低，制约了电池输出功率和充放电循环次数，从而增加了整个燃料电池的成本。因此，高活性、高稳定性的阴极催化剂制备，成为氢氧燃料电池研究的热点与难点。
中国科大团队受三维立方体向四维超立方体演变的启发，将钯铂均匀合金立方体进行氧化刻蚀，通过精准调控钯原子去除和余下钯原子、铂原子重排，得到钯铂合金超立方体框架结构。此外，通过调节初始立方体中钯、铂比例，还可以得到八足体和立方框架结构。
在电池阴极催化测试中，立方框架结构、超立方体结构和八足体结构的单位质量活性，分别达到商用铂碳催化剂的4.1倍、11.6倍和8.3倍。理论计算表明，超立方体表面晶面的氧吸附能最接近于理论最优值，这一趋势与实际测试的氧还原活性顺序相一致。