3月2日使用半导体制造技术提高燃料电池性能

韩国的一个研究小组利用半导体制造技术合成了金属纳米颗粒，可以显着提高氢燃料电池催化剂的性能。韩国科学技术研究院(KIST)宣布，由氢燃料电池研究中心的 Sung Jong Yoo 博士领导的研究小组，利用溅射技术，成功地通过物理方法而不是现有的化学反应合成了纳米颗粒，这是一种用于半导体制造的金属薄膜沉积技术。

在过去的几十年中，金属纳米粒子已经在各个领域进行了研究。最近，金属纳米颗粒作为氢燃料电池和水电解系统产生氢气的关键催化剂引起了人们的关注。金属纳米粒子主要通过复杂的化学反应制备。此外，它们是使用对环境和人类有害的有机物质制成的。因此，它们的处理不可避免地会产生额外的成本，并且合成条件具有挑战性。因此，需要一种能够克服现有化学合成不足的新型纳米粒子合成方法来建立氢能体系。

KIST研究团队应用的溅射工艺是一种在半导体制造过程中涂覆金属薄膜的技术。在这个过程中，等离子体用于将大金属切割成纳米颗粒，然后将其沉积在基板上形成薄膜。研究小组使用“葡萄糖”制备纳米颗粒，这是一种特殊的基材，可在此过程中通过使用等离子体防止金属纳米颗粒转变为薄膜。该合成方法使用了使用等离子体而不是化学反应的物理气相沉积原理。因此，可以使用这种简单的方法合成金属纳米颗粒，克服现有化学合成方法的局限性。

由于现有的化学合成方法限制了可用作纳米粒子的金属类型，因此阻碍了新催化剂的开发。此外，合成条件必须根据金属的种类而改变。然而，通过开发的合成方法合成更多不同金属的纳米粒子已经成为可能。此外，如果将该技术同时应用于两种或多种金属，则可以合成各种成分的合金纳米颗粒。这将导致开发基于各种成分的合金的高性能纳米颗粒催化剂。

KIST研究团队利用该技术合成了铂钴钒合金纳米颗粒催化剂，并应用于氢燃料电池电极中的氧还原反应。结果，催化剂活性分别是商业上用作氢燃料电池催化剂的铂和铂-钴合金催化剂的七倍和三倍。此外，研究人员还研究了新添加的钒对纳米粒子中其他金属的影响。他们发现，钒通过计算机模拟优化铂-氧键合能，从而提高了催化剂性能。

KIST 的 Sung Jong Yoo 博士评论说：“通过这项研究，我们开发了一种基于新概念的合成方法，可应用于以金属纳米粒子为重点的研究，以开发水电解系统、太阳能电池、石油化工产品。” 他补充说：“我们将努力建立完整的氢经济，并通过应用难以实施的新结构合金纳米颗粒来开发包括氢燃料电池 在内的环保能源技术，从而开发碳中和技术。”

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