在追求清洁能源的道路上，氢燃料电池因高效、零排放备受关注。然而，传统碳载铂催化剂在酸性环境下的腐蚀问题，以及易受一氧化碳（CO）中毒的缺陷，始终是技术瓶颈。近日，福州大学与上海大学联合团队在《Frontiers in Energy》发表研究，成功开发出一种新型铂基催化剂（Pt/TiO₂-Ov），其抗CO中毒性能较传统催化剂提升近3倍，为氢燃料电池的稳定性与寿命带来突破。

传统催化剂为何“脆弱”？

氢燃料电池的核心反应——氢氧化反应（HOR）和氧还原反应（ORR），依赖铂催化剂加速反应。但传统碳载体在酸性条件下易腐蚀，导致铂颗粒脱落；更棘手的是，燃料中微量CO会像“胶水”一样牢牢吸附在铂表面，抢占活性位点，使催化剂“罢工”。此前，科学家尝试用金属氧化物替代碳载体，但低导电性和稳定性不足限制了应用。

氧空位“助攻”，电子传递提速

研究团队另辟蹊径，选择二氧化钛（TiO₂）为载体，并通过微波辅助合成技术，在TiO₂表面制造大量氧空位（Ov）。这些氧空位如同“电子高速公路”，促进铂与载体间的电子传递（EMSI效应），使铂颗粒更稳定地锚定在载体上。实验显示，Pt/TiO₂-Ov的铂颗粒仅2.75纳米，均匀分散，且氧空位将TiO₂的带隙从3.2 eV降至2.97 eV，显著提升了导电性。

抗CO性能“逆天”，活性更持久

在模拟燃料电池实际工况的测试中，Pt/TiO₂-Ov展现出惊人优势：

抗CO中毒：向氢气中注入1000 ppm CO后，Pt/TiO₂-Ov的电流密度仅衰减3.67%，而传统Pt/C衰减近3倍。XPS分析表明，氧空位促使电子从TiO₂流向铂，削弱了铂与CO的结合力，使其更易被氧化清除。

双效活性：在0.1 mol/L高氯酸中，Pt/TiO₂-Ov的HOR质量活性是Pt/C的1.24倍；ORR半波电位（0.88 V）也优于Pt/C（0.87 V）。

超长寿命：经过5000次加速老化测试，Pt/TiO₂-Ov的半波电位仅下降7 mV，活性保留率超65%，远高于Pt/C的43.5%。

技术落地：从实验室到生产线

研究团队采用“溶胶-凝胶法+氢退火”工艺，结合微波快速还原技术，成功实现催化剂的规模化制备。该方法避免高温烧结导致的铂颗粒团聚，且工艺耗时短、成本可控，为产业化铺平道路。未来，该催化剂有望应用于车载氢燃料电池，解决CO中毒导致的“续航焦虑”。

挑战与展望

尽管性能卓越，团队指出，二氧化钛载体中残留的微量硅（约5.08%）可能影响长期稳定性，需进一步优化蚀刻工艺。此外，如何平衡氧空位浓度与载体强度，仍是提升导电性与耐久性的关键。

这项研究不仅为氢燃料电池提供了“抗毒解药”，也为设计高稳定、低成本的非碳载体催化剂开辟了新思路。随着技术迭代，清洁能源的“铂金时代”或将来临。

来源: FIE能源前沿期刊