美研究团队开发新型铂纳米催化剂用于重型燃料电池

第十届计算机技术与机械电气工程国际学术论坛（ISCME 2025）暨2025年泰山学术论坛-鲁东大学微纳传感器及系统专题论坛

文章导读

重型卡车、工程车辆等高耗能行业始终面临"绿能转型"的技术困局——要么续航短、要么寿命低、要么成本高。美国加州大学团队却用石墨烯重新定义游戏规则！他们开发出包裹铂纳米颗粒的"纳米防护舱"，使燃料电池寿命突破惊人20万小时大关。实验证实，这种新型催化剂不仅让每克铂金的发电效率跃升至0.74A，更在极端9万次循环测试中，功率衰减低至1.1%，成本有望降低40%。当传统铂催化剂正逐步被石墨烯"纳米袋"取代理论局限，商用车的氢能革命正在上演效率与耐久的"双翼进化"。

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美研究团队开发新型铂纳米催化剂用于重型燃料电池

3月24日，据《自然—纳米技术》（Nature nanotechnology）期刊网站消息，美国加利福尼亚大学的研究人员开发出一种新型铂纳米催化剂，该催化剂在膜电极组件中表现出卓越的性能，可将重型燃料电池寿命延长至20万小时以上。相关研究成果以“石墨烯纳米颗粒保护的铂催化剂可使重型燃料电池应用的寿命超过20万小时”（“Pt catalyst protected by graphene nanopockets enables lifetimes of over 200,000 h for heavy-duty fuel cell applications”）为题发表在《自然纳米技术》（Nature nanotechnology）期刊上。

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种清洁、高效的绿色环保燃料电源，在重型车辆应用中比锂离子电池更具有优势。PEMFC发电依赖的催化剂主要由稀有且昂贵的金属铂组成。为进一步提高燃料电池的寿命和效率，研究人员开发出一种新型石墨烯纳米袋保护的铂纳米催化剂，其中铂纳米催化剂以导电碳黑“科琴黑”（Ketjenblack）作为载体。实验证明，该催化剂在膜电极组件中表现出卓越的性能，初始质量活性达毫克铂0.74安培（A/mgPt），额定功率密度高达每平方厘米1.08瓦（W/cm²），且在90000次激烈方波循环后（一种电化学测试方法，主要用于评估燃料电池催化剂的耐久性），功率损失仅1.1%。结果显示，使用该催化剂的电池具有超过20万小时以上的使用寿命和71.9%的峰值效率。该催化剂极大推进了重型燃料电池的发展。