9月10日消息，俄罗斯南联邦大学联合Skoltech（现属VEB.RF集团）、俄罗斯科学院西伯利亚分院催化研究所及鲍曼国立技术大学的研究团队，在《Journal of Alloys and Compounds》发表一种五元合金燃料电池催化剂，经10000次工作循环后仍保持催化活性，同时降低了铂用量。
燃料电池催化剂目前以铂为主体——铂是驱动氢氧反应最高效也最昂贵的金属，价格接近黄金。降成本的常规思路是与廉价金属合金化。本研究组合了五种元素：铂、钯、铜、镍、钴。南联邦大学化学家设计了简便、可规模化的合成方法，将五元金属纳米颗粒均匀负载于碳载体上。
此类材料实际合成中常出现金属残留氧化态、原子分布不均等问题，需热处理修正。团队首次实时观察了合金纳米颗粒在300至600°C升温过程中的结构演变：不同温度下发生不同效应，改变催化剂微观结构与电化学性能。在400°C以上，合金开始重构，表面富集铂——铂正是催化反应的活性元素，富集提升了催化剂效能。Skoltech研究者的计算机模拟证实了铂向颗粒表面的迁移：600°C时约75%的铂原子位于最外层，钯则向颗粒内部迁移。最终热处理后的催化剂即便因颗粒长大导致活性表面积略降，性能依然更优。
该研究的价值在于把"热处理经验工艺"升级为原子级机理认知：表面铂富集的定量规律可直接指导合金配比与热处理窗口设计，在贵金属减量与耐久性之间取得平衡，对质子交换膜燃料电池的降本具有工程参考意义。
（来源：Skolkovo Institute of Science and Technology）