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【导语】在探索清洁能源的征途(tú)中(zhōng)，氢(qīng)燃(rán)料(liào)电(diàn)池(chí)凭(píng)借(jiè)高(gāo)效(xiào)环(huán)保(bǎo)特(tè)性(xìng)备(bèi)受(shòu)瞩(zhǔ)目(mù)。然(rán)而(ér)，传(chuán)统(tǒng)碳(tàn)载(zài)铂(bó)催(cuī)化(huà)剂(jì)在(zài)酸(suān)性(xìng)环(huán)境(jìng)下(xià)的(de)腐(fǔ)蚀(shí)及(jí)易(yì)受(shòu)一(yī)氧(yǎng)化(huà)碳(tàn)中(zhōng)毒问题，成为制约(yuē)其(qí)发(fā)展(zhǎn)的(de)关键瓶(píng)颈(jǐng)。近(jìn)日(rì)，福(fú)州(zhōu)大(dà)学(xué)与(yǔ)上(shàng)海(hǎi)大(dà)学(xué)联(lián)合(hé)团(tuán)队(duì)在(zài)《Frontiers in Energy》上(shàng)发(fā)表(biǎo)研(yán)究(jiū)，成(chéng)功(gōng)研(yán)发(fā)出(chū)一(yī)种(zhǒng)新(xīn)型(xíng)铂(bó)基(jī)催(cuī)化(huà)剂(jì)Pt/TiO₂-Ov，其(qí)抗(kàng)CO中(zhōng)毒(dú)性(xìng)能(néng)显(xiǎn)著(zhe)提(tí)升(shēng)，为(wèi)氢(qīng)燃(rán)料(liào)电(diàn)池(chí)的(de)稳(wěn)定(dìng)运(yùn)行(xíng)与(yǔ)寿(shòu)命(mìng)延(yán)长(zhǎng)带(dài)来(lái)重(zhòng)大(dà)突(tū)破(pò)。该(gāi)研(yán)究(jiū)成(chéng)果(guǒ)不(bù)仅(jǐn)为(wèi)氢(qīng)燃(rán)料(liào)电(diàn)池(chí)提(tí)供(gōng)了(le)有(yǒu)效(xiào)的(de)“抗(kàng)毒(dú)解(jiě)药(yào)”，更(gèng)为(wèi)设(shè)计(jì)高性能、低成本的非碳载体催化剂开辟了新路径，预示着清洁能源“铂金时代”的到来。

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(le)导(dǎo)电(diàn)性(xìng)。

抗(kàng)CO性(xìng)能(néng)“逆(nì)天(tiān)”，活(huó)性(xìng)更(gèng)持(chí)久(jiǔ)

在(zài)模(mó)拟(nǐ)燃(rán)料(liào)电(diàn)池(chí)实(shí)际(jì)工(gōng)况(kuàng)的(de)测(cè)试(shì)中(zhōng)，Pt/TiO₂-Ov展(zhǎn)现(xiàn)出(chū)惊(jīng)人(rén)优(yōu)势(shì)：

抗(kàng)CO中(zhōng)毒(dú)：向(xiàng)氢(qīng)气(qì)中(zhōng)注(zhù)入(rù)1000 ppm CO后(hòu)，Pt/TiO₂-Ov的(de)电(diàn)流(liú)密(mì)度(dù)仅(jǐn)衰(shuāi)减(jiǎn)3.67%，而(ér)传(chuán)统(tǒng)Pt/C衰(shuāi)减(jiǎn)近(jìn)3倍(bèi)。XPS分(fēn)析(xī)表(biǎo)明(míng)，氧(yǎng)空(kōng)位(wèi)促(cù)使(shǐ)电(diàn)子(zi)从(cóng)TiO₂流(liú)向(xiàng)铂(bó)，削(xuē)弱(ruò)了(le)铂(bó)与(yǔ)CO的(de)结(jié)合(hé)力(lì)，使(shǐ)其(qí)更(gèng)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。